一塊巨大的太空巖石，估計有四座珠穆朗瑪峰那么大，在 30 多億年前撞擊地球。根據新的研究，這種撞擊可能對地球上最早的生命形式產生意想不到的有益。

通常，當一塊大型太空巖石撞向地球時，其撞擊會帶來災難性的破壞，就像 6600 萬年前恐龍的滅絕一樣，當時一顆大約10 公里的小行星在現在的墨西哥尤卡坦半島海岸墜毀。

但哈佛大學地球與行星科學助理教授納賈·德拉邦 （Nadja Drabon） 表示，當 S2 隕石的質量估計是引發恐龍滅絕的 Chicxulub 小行星的質量的 50 到 200 倍時，地球還很年輕，而且是一個非常不同的地方。

她還是周一發表在《美國國家科學院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）雜志上的一項新研究的主要作者，該研究描述了 S2 的影響及其后果。

“還沒有形成復雜的生命，只有單細胞生命以細菌和古細菌的形式存在，”德拉邦在一封電子郵件中寫道，“海洋可能包含一些生命，但沒有今天那么多，部分原因是缺乏營養。有些人甚至將太古宙海洋描述為“生物沙漠”。

太古宙地球是一個水世界，幾乎沒有突出的島嶼。那將是一個奇怪的景象，因為海洋可能來自富含鐵的深水區，顏色是綠色的。

德拉邦說，當 S2 隕石撞擊時，全球混亂接踵而至——但撞擊也激起了可能豐富細菌生命的成分。這些新發現可能會改變科學家們理解地球及其新興生命在地球形成后不久如何應對太空巖石轟炸的方式。

在地球歷史的早期，太空巖石經常撞擊這顆年輕的行星。據研究作者稱，據估計，直徑超過 10 公里的“巨型撞擊體”至少每 1500 萬年撞擊一次地球，這意味著至少有 16 顆巨型隕石在太古宙時期撞擊地球，持續時間從 40 億年前持續到 25 億年前。

但這些影響事件的后果尚不清楚。鑒于地球不斷變化的地質結構，巨大的火山口被火山活動和構造板塊的運動所覆蓋，因此很難找到數百萬年前發生的事情的證據。

德拉邦是一位早期地球地質學家，他對了解第一批大陸形成之前的地球情況以及猛烈的隕石撞擊如何影響生命進化很感興趣。

“這些影響一定對地球上生命的起源和進化產生了重大影響。但究竟如何仍然是一個謎，“德拉邦說，“在我的研究中，我想檢查巨大的撞擊如何影響早期生命的實際確鑿證據——請原諒雙關語。”

德拉邦和她的同事進行了實地考察，在南非 Barberton Makhonjwa 山脈的巖石中尋找線索。在那里，可以在巖石中找到發生在 36 億至 32 億年前的八次撞擊事件的地質證據，并通過稱為小球的微小隕石撞擊顆粒進行追蹤。

當大型隕石撞擊地球時，會出現這種小而圓的顆粒，可以是玻璃狀或結晶狀的，它們在巖石中形成沉積層，稱為球狀層。該團隊在南非收集了一系列樣本，并分析了巖石的成分和地球化學成分。

“我們的一天通常從長途跋涉到山區到達我們的采樣地點開始，”德拉邦說，“有時我們很幸運，因為土路讓我們更接近。在現場，我們非常詳細地研究了撞擊事件層上巖石的結構，并使用大錘提取樣本，以便以后在實驗室中進行分析。”

緊密夾層的巖石層保留了礦物時間線，使研究人員能夠重建 S2 隕石撞擊時發生的情況。

S2 隕石撞擊地球時的直徑在37 到 58 公里之間。德拉邦說，效果迅速而猛烈。“想象一下自己站在科德角海岸的淺水架上，這是一個低能耗的環境，沒有強流。然后突然之間，一場巨大的海嘯席卷而來，撕裂了海底。”

海嘯席卷全球，撞擊產生的熱量如此強烈，以至于它從海洋的表層蒸發了。德拉邦說，當海洋沸騰和蒸發時，它們會形成鹽分，就像撞擊后直接在巖石中觀察到的鹽分一樣。

撞擊后注入大氣中的塵埃在數小時內使天空變暗，即使在地球的另一側也是如此。大氣層升溫，厚厚的塵埃云阻止了微生物將陽光轉化為能量。任何陸地或淺水區的生命都會立即感受到不利影響，并且這些影響會持續幾年到幾十年。

最終，雨水會帶回海洋的表層，塵埃落定。

但深海環境是另一回事。海嘯攪動了鐵等元素并將它們帶到了地表。與此同時，侵蝕有助于將沿海碎片沖入大海并從隕石中釋放出磷。實驗室分析顯示，在撞擊后立即以鐵和磷為食的單細胞生物的存在激增。

德拉邦說，生活迅速恢復，然后蓬勃發展。“在撞擊之前，由于淺水中缺乏營養物質和鐵等電子供體，海洋中有一些生命，但并不多，”她說，這種影響在全球范圍內釋放了磷等必需營養物質。

一位學生恰當地將這種影響稱為“肥料炸彈”。

總的來說，這對地球上早期生命的進化來說是個非常好的消息，因為在生命進化的早期階段，撞擊會比現在更頻繁。

德拉邦說，S2 和 Chicxulub 小行星撞擊產生了不同的后果，因為太空巖石各自的大小以及行星撞擊時所處的階段。

Chicxulub 撞擊器撞擊了地球上的一個碳酸鹽平臺，將硫釋放到大氣中。排放物形成氣溶膠，導致表面溫度急劇、極端下降。

德拉邦說，雖然這兩種撞擊都導致了大量死亡，但一旦海洋重新填滿并且塵埃落定，淺水區中頑強的、依賴陽光的微生物將在 S2 撞擊后迅速恢復。

“S2 撞擊期間的生活要簡單得多，”她說，“考慮早上刷牙：你可能會消除 99.9% 的細菌，但到了晚上，它們又回來了。”

麻省理工學院 （Massachusetts Institute of Technology） 地球與行星科學教授 Robert R. Shrock 對論文中對球體層的地質觀察很感興趣，他認為這使研究人員能夠像天文學家研究火星等行星表面一樣探索地球的古老撞擊記錄。Weiss 沒有參與這項研究。

“今天地球上保存的撞擊坑的大小與這里研究的巖石的推斷大小相近，”Weiss 說，當然，我們的記錄的特別之處在于，無論多么零碎和不完整，它都是我們目前唯一可以詳細研究的記錄，可以告訴我們撞擊對生命早期進化的影響。

同樣令人印象深刻的是，盡管這些觀測結果非常局限（南非一個小地區的露頭），但我們可以開始了解這些巨大撞擊事件的全球性質。

Barberton Makhonjwa 山脈的巖石為 Drabon 和她的同事們開辟了一條全新的地球撞擊歷史研究路線。

“我們的目標是確定這些環境變化和生物反應在地球早期歷史上的其他撞擊事件之后有多普遍，”她說，“由于每種影響的影響取決于各種因素，因此我們想評估這種對生活的積極和消極影響發生的頻率。”