27.5億年前岩石揭開地球早期生命之謎

一項針對古老疊層石的研究顯示，地球早期海洋中的氨儲層，可能受到火山活動的影響，並在大氧化事件之前支援了微生物的生命。這項研究由北安普頓大學的Ashley Martin博士領導，並與地質學、微生物學和地球化學專家合作，分析了儲存在辛巴威南部的古老疊層石。研究重點在於理解地球早期生態系統中的氮迴圈過程。

氮是生命必需的營養素，但必須首先轉化為生物可利用的形式，並在大氣、土壤、植物和動物之間迴圈。研究團隊認為，在辛巴威發現的異常氮同位素模式，可以為大氧化事件之前地球早期海洋環境的機制提供新的見解。大氧化事件發生在25至23億年前，可能是由光合作用的演化所引發，並導致地球大氣中氧氣濃度的首次上升。

北安普頓大學地理與環境科學系的Martin博士表示：「在地質時間尺度上，控制海洋生產力的兩個關鍵營養素是氮和磷。它們共同最終控制著海洋生命的生產力。我們的研究揭示了27.5億年前的淺水疊層石中具有高氮同位素值，而在較深的海洋沉積物中氮值較低。這表明，氨（氮的還原形式）在深水中積累，並透過上升流（深層營養豐富的水向海洋表面移動）被帶入淺水區。」

一個大型的氨儲層對早期生命非常有益，提供了生物過程所需的氮源。這些條件可能出現在溶解氧耗盡的海洋中，並受到強烈的火山或熱液影響，可能有助於支援微生物的生長，並可能刺激生物創新，為大氧化事件鋪平道路。

這項研究結果發表在著名的科學期刊《自然通訊》上，研究團隊包括來自聖安德魯斯大學、德國凱澤斯勞滕-蘭道大學、漢諾威萊布尼茲大學、德國馬克斯普朗克化學研究所以及南非約翰內斯堡大學的專家。聖安德魯斯大學的Eva Stüeken博士解釋說：「我們長期以來一直對這些岩石中的異常氮同位素值感到困惑。我們的新發現表明，這與熱液營養迴圈有很強的關聯，意味著早期生命可能部分由火山活動提供能量。」

約翰內斯堡大學的Axel Hofmann教授補充道：「27.5億年前的火山活動異常活躍，並對當時生命的演化產生了持久的影響。辛巴威的岩石儲存了這一時期的非凡記錄。」

這項研究支援了Martin博士、Stüeken博士和凱澤斯勞滕-蘭道大學的Michelle Gehringer博士早期提出的觀點，即由於火山活動，某些地區的古代海洋中可能積累了大量生物可利用的氮（以氨的形式），並促進了生命的發展。