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地球災難史與機遇圖解(3)——原始生命的誕生
送交者: 格致夫 2014年05月03日09:14:45 於 [教育學術] 發送悄悄話

地球災難史與機遇圖解(3)——原始生命的誕生


1】狂暴不羈的地球何以變得溫文爾雅?(地球歷史周周二

孕育生命最重要的基石——氨基酸和蛋白質在地球歷史周周一夜間最後時刻出現在海洋“原始湯”中。這是否意味着生物體最原始的生命形態很快就會誕生在地球上呢?

事情的進展並非如此順利。 研究者們認為,每晝夜時長只有6小時、自轉速度四倍於今天的地球不是孕育生命的適宜環境。高速自轉帶來的狂暴氣候條件,尤其是只有今天十分之一距離的月球引發威力無比的潮汐作用,都會阻止哪怕最簡單生命體的孕育。只有等到月球遠離地球從而大大削弱其潮汐作用,同時地球自轉速度也能降低到適當程度,孕育生命的適宜環境條件才算合格!

人類再次無比幸運!地球在與近距離的月球互動過程中也在相互改變着彼此的狀態。一方面,月球引力產生的海洋潮汐現象對地球自轉造成可觀的“潮汐摩擦”阻力,即潮汐巨浪“衝擊、推擠”大地時造成地球旋轉阻尼作用,導致地球自轉逐漸變慢。前面已提到,4億年前珊瑚礁化石上的年輪已經為此提供了有力證據和計算依據

另一方面,威力百倍於今天的海洋潮汐又反作用於月球,排山倒海般的巨浪對月球形成一定“拉扯”引力,使其獲得一些前移能量,而地球的旋轉又導致月球被逐漸“拋”到更遠處,其原理有幾分類似於運動員拋擲鏈球。今天,地球到月球的平均距離是38.44萬公里。有什麼證據能夠證明月球在不斷地遠離地球呢?有力的證據就來自於美國阿波羅登月工程。

美國人登上月球早在40多年前就實現了,但其中有一個小項目至今都沒有結束,這就是對月球與地球之間距離的高精度監測。當年,美國人在月球表面安放了反射器靶標,通過地球上達10億瓦功率的超大激光器發射信號的往返時間計算兩者間距離的微小變化。

美國人幾十年來的監測結果顯示,環繞地球旋轉的月球現在仍以每年1.5英寸的速度外移!可以合理推測,在地月系統形成的早期,這種外移速度應該還要快一些。

地球和月球經歷周一、周二兩天的互動,月球外移使潮汐作用大大減弱,而地球自轉變慢又使晝夜變化明顯延長,同時大大改善了地表氣候條件。地球一改往昔狂暴不堪的崢嶸歲月,終於呈現大地風和日麗、海岸碧波蕩漾的溫馨家園景象!

在南非某地發現了三十億年前的化石為我們記錄下當時微風輕撫,微波粼粼的愜意圖景,時間相當於我們地球歷史周周三早晨8點鐘。


2】原始生命的誕生(地球歷史周周三早晨

伴隨周三清晨風和日麗景象的還有隨處可見的微生物“墊”,這意味着生命已經登上了地球這個獨特的大舞台!這個景象是研究者們在南非一個古老的峽谷中發現的。他們在30億年前的化石中發現了生長在遠古淺海中聚集成墊狀的巨大細菌群落遺蹟。其實。類似的細菌墊,直到今天我們依然可以看到。

另有研究認為,這個裡程碑式的重大時刻,即生物體最原始細胞的出現還要更早一些。在格陵蘭某地,發現了地球上最古老的岩層,鑑定認為是38億年前的。研究者在這些岩層里竟然也發現了原始生命留下的痕跡。據認為,該岩層中發現的碳素微顆粒屬於當時海中細菌尺度的原始生命體(10微米),這也是迄今為止地球上最古老的生命遺蹟。此時對應於我們地球歷史周周二凌晨5點鐘。


3】地球何時開始有人類賴以生存的氧氣?(地球歷史周周三


墨西哥北部高地沙漠地帶是回顧地球往昔歷史的另一個難得窗口。研究者在這裡的天然小湖泊中可以一窺20億年前地球生物的生存狀況。

水底廣泛分布一種稱為疊層石的化石,是由遠古時期藍綠藻細菌生物形成的。這種藍綠藻細菌與此前的細菌不同,它們演化出一種巧妙獲取能量方式——吸收陽光,然後分解水,並釋放出它本身並不需要的副產品——氧氣!這意味着它們進化出進行光合作用的能力。

這一點意義重大!這場生物大變革決定了生物演進的方向,從而導致地球改觀。這種遠古的藍綠藻是今天所有植物的祖先。正因為地球大氣中出現了氧氣,才使複雜生物,特別是動物的進化成為可能。如果沒有這些藍綠藻的出現,也就不會有依賴呼吸氧氣才可能生存的動物和人類。縱觀整個生物進化史,藍綠藻光合作用的“創新進化無愧於里程碑式的最重大事件。

值得一提的是,藍綠藻釋放氧氣的偉大創舉,對當時地球上已經出現的相當多不同種類的微生物而言,並非幸事。全新的氧氣無異於一種毒氣,只有那些學會適應氧氣存在的細菌種類才能生存下來。而正是這類微生物導致了動物和人類的出現。

此外,在澳大利亞南部也發現了幾乎完全一樣的疊層石化石,只是時間更早,屬於30億年前的。大體說來,不晚於地球歷史周周三早晨,地球上出現了能進行光合作用的藍綠藻和氧氣

(未完,待續)
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