地球上最古老的生命证据正在被偷走
(世界杯万博app科学内部)——数十亿年前，在现在澳大利亚西部的一片浅海中，微生物以分层锥状生长，向朦胧的橙色天空爬去。他们居住的水是铁的绿色;上面的大陆一片漆黑，没有任何生命。
视锥细胞可能是随着光合微生物向最高点推进以吸收光线而生长的。然而，如果微生物利用阳光，它们收集能量的方法是原始的，不产生氧气。再过十亿年，空气中才会充满生物有氧把天空变成蓝色。
快进到1994年。海水干燥，微生物早已死亡，但它们的城市景观依然存在。在一块只有客厅那么大的土地上，地质学家和天体生物学家马丁·范·克兰多克可以看到34亿年前潮汐运动是如何在海床上掀起涟漪的。三个最大的锥形结构，即叠层石，高出周围的岩石一英尺。
这块化石是澳大利亚皮尔巴拉地区为数不多的露出地表的小块化石之一，它们拥有最古老的、令人信服的地球生命证据。1998年，Van Kranendonk带着一组研究人员回来了。当他走近一簇锥形叠层石所在的区域时，他看到三个最大的叠层石不见了，它们被故意从底部脱落。
这块岩石上的三个圆形是圆锥形叠层石被移走的“树桩”。
Martin Van Kranendonk
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“感觉就像遇到了一头犀牛，它的角被锯掉了，”现任新南威尔士大学(University of New South Wales)澳大利亚天体生物学中心(Australian Center for Astrobiology)主任的范克兰南多克(Van Kranendonk)说。“这真的令人心碎。”
皮尔巴拉化石因其提供了一个了解原始生命的窗口而闻名于世。不太为人所知的是，它们正在被偷走。最有价值的遗址被列为国家地质遗产保护区，所以未经西澳大利亚政府的许可，参观或打扰它们是违法的。但是并没有在实地执行，甚至在2010年建立了地质遗产保护区之后，破坏仍在继续。
现在，科学家和土著尼亚马尔人正在努力保护皮尔巴拉的剩余化石，以防它们消失。
地球上最古老的城市景观
科学家首先描述了叠层石化石一个多世纪以前Van Kranendonk说，直到20世纪50年代末发现了活叠层石，研究人员才真正明白他们在看什么。
我们如何知道岩石是由微生物构成的?
识别叠层石化石可能很棘手。新南威尔士大学(University of New South Wales)澳大利亚天体生物学中心(Australian Center for Astrobiology)主任马丁·范·克兰南多克(Martin Van Kranendonk)说，一个线索是，这些层是皱褶的和不规则的，这样的表面通常不是由简单的地质过程造成的。当沉积物堆积在叠层石上，同时保存生物和地质作用时，事情就变得清晰了。
就最古老的皮尔巴拉叠层石而言，2019年，包括范克兰登克在内的研究人员分析了这些化石的微观结构，这是一个关键。他们找到了一个黄铁矿的海绵状网这是一种闪亮的矿物，也被称为傻瓜金。这种海绵状结构的规模很小，孔洞小到一微米——大约是人类头发宽度的百分之一。
当黄铁矿通过非生物过程产生时，它倾向于形成大的固体晶体。但黄铁矿也会从水中沉淀出来，这是无氧生物新陈代谢的副作用。这是因为许多厌氧菌释放硫化氢，硫化氢与溶解的铁反应形成黄铁矿。
在西澳大利亚的鲨鱼湾，一些生长在平板上的现代叠层石仍然在其表面下几厘米处形成黄铁矿，在那里所有的氧气都被耗尽了。当皮尔巴拉叠层石生长时，几乎任何地方都没有游离氧，因此它们的微生物可能导致黄铁矿的形成是有道理的。
在黄铁矿海绵的洞穴和隧道中，研究人员发现了更令人兴奋的东西:有机物质。有机物似乎是微生物产生并在其中生存和移动的黏性物质的残留物。
“我们看到这些扭曲的绳子和有机物纤维进出黄铁矿。所以我们知道这些矿物是在这些有机链周围沉淀的。”“我们发现的有机物类型与今天活着的叠层石中残留的有机物类型相同。”
侧栏图像是一个叠层石化石的电子显微镜视图，显示了一条有机物质细丝穿过黄铁矿。
图片来源:Raphael Baumgartner。从地质学，47（11），1039-1043
现代叠层石是由数千种不同类型的微生物组成的复杂群落构成的，其中大多数是细菌。微生物在薄薄的土层中生长，其间点缀着泥沙和其他沉淀物。这种生物活动还会改变海水的化学性质，导致某些矿物质从水中沉淀下来，在微生物生长时将其掩埋。人们认为古代叠层石也是这样形成的。
下落的沉积物和沉淀的矿物质的结合使叠层石迅速硬化。只有最上面一层是软的;在某种意义上，更深层次的已经成为化石。Van Kranendonk说，这就是为什么叠层石在地质记录中保存得如此完好。
叠层石有各种各样的形状，包括圆形圆顶、锥形、柱状和平板状。在现代，它们往往生长在其他生命形式难以生存的地方，Van Kranendonk说。例如，在黄石国家公园的温泉、南极洲的淡水湖和澳大利亚鲨鱼湾的高盐度水域中都发现了活的叠层石。
在遥远的过去，叠层石可能更为常见，因为没有植物、动物或原生动物可供它们竞争。在世界各地的许多地点都发现了叠层石化石。
皮尔巴拉地区有几个时代和类型的叠层石，还有一些太小而无法在显微镜下看到的化石。最古老的遗址被认为是最古老的，它包含了一层称为德莱塞地层的岩石中最好的化石火山温泉的残余在那里，扁平的、圆顶的和圆锥形的叠层石紧密地生长在一起。这些叠层石有35亿年的历史，比最后的霸王龙还要古老50多倍。
格陵兰岛甚至有一些研究人员认为是叠层石的古老岩石，但这些岩石更具争议性，因为它们失去了许多精细的结构。相比之下，皮尔巴拉地区保存得非常详细。”事实上，所有发生在它身上的事情就是它在那里被放置了35亿年，并且有一点倾斜，”范·克拉内顿克说。
消失的化石
早在1987年，第一篇关于皮尔巴拉最古老化石群的科学论文发表后不到十年，一份报告受澳大利亚地质学会委托，西澳大利亚分部试图发出警报。
“关键的叠层石遗址被洗劫一空，”文件写道，“一些生命起源的记录有丢失的危险。”
澳大利亚天体生物学中心的地理学家兼研究生克莱尔·弗莱彻（Clare Fletcher）说，由于这些遗址非常小，早期叠层石化石非常罕见，因此每一块都代表着重大的损失。他与范·克拉宁顿克（Van Kranendonk）一起工作。有史以来研究的第一个遗址被命名为“Dunlop”她说，几十年前，它的一位发现者被剥去了化石。
在那个年代，大部分的掠夺行为似乎是科学家们自己干的，他们把化石拿来做研究或展示。2010年，西澳大利亚州政府建立了六个皮尔巴拉化石遗址作为地质遗产保护区，其管理计划要求人们在参观或收集前获得许可。萨拉·马丁(Sarah Martin)是西澳大利亚地质调查局(Geological Survey of Western Australia)的古生物学家，她在矿业、工业监管和安全部门(Department of Mines, Industry Regulation and Safety)协助管理这些遗址。她说，人们认为研究人员会自愿遵守这些规定，并通过适当的渠道进行研究，事实上，许多科学家都很合作。该保护区还确保在这些地点不发放采矿许可证。
尽管如此，自保护区建立以来，还是有几块碎片被拿走了，包括一块显示叠层石详细横截面的大石板，它最初是Van Kranendonk发现被斩首锥的地方的一部分。
此外，新南威尔士州地质调查局(Geological Survey of New South Wales)前退休古生物学家伊恩·珀西瓦尔(Ian Percival)说，法律上只强调一个遗址的重要性，而不执行地面保护措施，可能会适得其反，本质上把重点放在脆弱的资源上。
没有办法确定是谁在采集这些标本，但本文采访的一些人怀疑是商人和公众。皮尔巴拉的叠层石经常出现在eBay和化石交易网站上。
天体生物学家Martin Van Kranendonk和Tara Djokic研究了澳大利亚皮尔巴拉地区一个古老温泉的化石遗迹。
新南威尔士大学礼遇。静止图像来自“地球上的生命——还有火星？＂
马丁说，她不知道有任何明显是非法收集的标本出售，因为叠层石也可以在保护区之外找到。然而，未经许可将这些化石带出澳大利亚是非法的，许多出售的标本提供国际航运。
然而，西澳大利亚地质调查局的古生物学家海蒂·艾伦指出，科学家可能仍然是罪魁祸首之一。她说：“理解信息技术真正价值的人是理解科学的人。”。“我不太确定，这只是普通的乔吹谁想要在他的壁炉台上一块真正古老的叠层石。”
世界杯万博appInside Science联系了八家出售皮尔巴拉地区叠层石化石的卖家，但只有一家回复说，他们的标本来自旧收藏，而不是新收集的材料。
化石留在原地的价值
作为地球上最早的生命迹象，皮尔巴拉化石是一座纪念碑，记录了今天活着的所有人和事的历史。但这些化石的价值不仅仅是象征性的。艾伦说，要解开这些古老生态系统的秘密，还有大量的研究工作要做，而且不可能预测会出现什么新问题，也不可能预测会出现什么研究技术。
“它们是地球过去和我们星球上生命的图书馆。而且现在和将来每个人都需要这些服务。”
科学家们利用皮尔巴拉化石的最令人兴奋的方式之一，是将其作为如何在火星上发现生命的指南。澳大利亚那部分地区的岩石被认为与美国国家航空航天局(NASA)的“毅力号”(Perseverance Rover)上个月登陆火星时的岩石相似，火星上有一个湖，而皮尔巴拉地区有一片海。NASA火星探索项目的地质学家和项目科学家米奇·舒尔特(Mitch Schulte)说，如果地球上的早期生命能够在这样的条件下茁壮成长，那么在火星上也可能如此。
火星研究人员在博物馆里检查叠层石标本是不够的。美国国家航空航天局(NASA)和欧洲航天局(European Space Agency)的成员不远万里来到了澳大利亚，以便设想如何引导漫游者穿越这样的地形，解读可能有助于他们定位火星化石的微妙线索——如果它们确实存在的话。
“如果你的漫游者往这边走，你会看到我们刚才看到的东西吗?”所有这类事情，我都是在亲身经历后才想到的。”
还有大量关于澳大利亚化石的信息，只能从它们在地貌中的位置来了解。例如，皮尔巴拉的锥形叠层石笔直地向上生长，即使它们位于斜坡表面。Van Kranendonk说，它们的横截面也不是完美的圆形;相反，它们是长方形的，有一定的角度，以便狭窄的两岸能与进出的潮水相遇。
多名研究人员表示，当你把叠层石化石从它所处的环境中取出时，它就失去了大部分的科学价值。舒尔特说:“这有点像从一个有机体中提取一个有机分子，然后认为你知道关于这个有机体的一切。”“你真的需要对正在发生的事情有一个更大的了解。”
皮尔巴拉地区两个锥形叠层石化石的横截面图。左边的叠层石生长在一个向右下方倾斜的表面上。你可以看到叠层石是如何在斜坡上笔直生长的，圆锥体的右侧比左侧长。
Martin Van Kranendonk
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保护全球财富
保护化石遗址并非易事。它们地处偏远，虽然这有助于减少偶然和意外伤害，但也使它们更难监控。这些地点发表在科学杂志上，没有什么能阻止任何决心去那里的人。
弗莱彻的研究生论文致力于找出如何在面临挑战的情况下拯救叠层石。作为一项临时措施，她正在努力在最有价值的地点安装安全摄像头。她还有一个长远的愿景，那就是将该地区发展成为一个旅游目的地，并由尼亚马尔游骑兵（Nyamal rangers）监控。尼亚马尔游骑兵是土著居民的成员，他们是土地的传统所有者。在与当地土地所有者、矿工和其他利益相关者的访谈中，她还没有遇到任何反对意见，甚至收到了两家矿业公司提供的资金。
其中许多计划可能会被搁置，因为维权人士需要等待更多的法律程序。例如，西澳大利亚州政府正在考虑将三个最重要的景点纳入一个新的国家公园，这可能会为护林员和基础设施提供额外的资金来源。西澳大利亚地质调查局的马丁支持这一举动，并希望国家公园的地位也能帮助人们理解为什么这些化石应该被保存下来。
她说:“我认为人们并不真正理解我们为什么要保护岩石，在很多情况下，叠层石只是岩石。”“但一旦你把它放进国家公园，就像，是的，每个人都能得到它。”
与此同时，弗莱彻和范克兰多克正在游说将四处遗址列入联邦国家遗产名录;申请是上个月提交的。国家遗产名录需要制定新的管理计划，这将使资金更容易获得。
“我认为这是克莱尔和马丁(Van Kranendonk)的倡议和努力，我完全支持它，大多数意识到这一点的尼亚马尔人也支持它，”尼亚马尔人民信托基金会的遗产经理杰米·海恩斯(Jamie Haynes)说。“对我们来说，这里的意义只是我们在那里有一些古老的国家——比我们和我们的文化更古老——而且它会一直在那里。”
事实上，尼亚马尔人并不是在等待国家公园或国家遗产清单。海恩斯最近从西澳大利亚州生物多样性、保护和景点部获得了一笔赠款，启动了一项土著游骑兵计划。海恩斯说，这笔赠款将在未来两年内支付六名兼职游骑兵的费用。他希望在同时，该项目可以建立足够的动力和额外的资金流，为叠层石化石、考古遗址和濒危野生动物提供长期保护。
海恩斯过去在化石遗址附近饲养牲畜，经常对这些奇怪的气泡状岩石感到好奇。他说，当他知道他们是什么时，他有了一种新的欣赏感，使他意识到他的人民的土地的特殊年龄。他希望建立一个培训项目，教护林员有关叠层石的知识，帮助他们发现叠层石是否被篡改过。
海恩斯认为，为什么地球上最早的生命记录应该留在原地是有道理的，在那里，生命可以被理解为一个完整而复杂的景观的一部分。
“土著人认为我们只是路过而已。我们不是来改变它的，”他说。“我们是来保存它，维护它的，这样其他人就可以通过。当你死后，你就会回到那里，你知道，这样这些山就会成为你的祖先。”
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