小行星撞擊或為地球生命“點火” 新研究拓展生命起源假說

一項由美國羅格斯大學（Rutgers University）研究團隊主導的最新綜述指出，地球生命的起源，可能并非只根植于深海熱液噴口這一傳統“搖籃”，由小行星或隕石撞擊形成的高溫含礦環境，同樣可能為早期生命化學提供關鍵舞臺。

論文第一作者希婭·辛奎曼尼（Shea Cinquemani）在接受采訪時表示：“從科學角度看，我們仍不知道，沒有任何生命的早期地球究竟是如何產生出第一批生命的。無中生有，這一步到底是如何發生的？”辛奎曼尼于2025年畢業于羅格斯大學環境與生物科學學院，獲海洋生物與漁業管理學士學位，這次工作也是她在本科階段完成的一次“越級”科研嘗試。

相關綜述論文發表在《海洋科學與工程雜志》（Journal of Marine Science and Engineering），重點梳理了生命可能誕生的地質環境，尤其聚焦于熱液系統——即高溫、富含礦物的流體在巖石中循環，并最終涌出，形成明顯的能量梯度和多樣的化學條件，從而驅動復雜反應的場所。文章在傳統深海熱液噴口之外，將目光轉向了由隕石撞擊形成的熱液系統，認為這一類環境在早期地球可能十分常見，卻長期被忽視。

論文由辛奎曼尼與羅格斯大學海洋學家理查德·盧茨（Richard Lutz）共同署名，對于一位本科生來說，作為第一作者主導綜述，被導師形容為“極不尋常的成就”。盧茨說：“本科生參與論文并不罕見，教師經常邀請優秀學生加入項目。但以本科生為第一作者發表這樣的論文，意義完全不同。”起初，這項工作只是辛奎曼尼在“大洋熱液噴口”課程中的課堂作業，課題要求她思考：如果在其他行星上存在類似熱液系統，它們是否有能力孕育生命？

辛奎曼尼坦言，剛接到作業時，“幾乎一無所知”。“思考另一個星球上生物起源的問題，感覺非常超現實，我原本更熟悉的是純生物學，但這個課題把我帶進了化學、物理甚至地質學。”畢業后，她將課堂作業拓展為更系統的綜述，將撞擊形成的熱液系統與深海熱液噴口進行橫向比較，論文在經過長達五輪、長達15頁意見的嚴格評審后最終被接收。

深海熱液噴口自上世紀70年代后期被發現以來，一直是生命起源研究中的“熱門候選地”。這一環境無需陽光即可支撐完整生態系統，微生物依靠硫化氫等化學物質獲取能量，通過化學合成而非光合作用生存。熱液系統的熱源既可以來自地殼內部的火山活動，也可以來自水與巖石之間的化學反應，即便沒有巖漿，也能在冷冽的深海中形成局部溫暖“綠洲”。

辛奎曼尼的工作在承接這一傳統研究框架的基礎上，更強調撞擊驅動熱液系統在生命起源中的潛在地位。當一顆大型隕石撞擊地球時，巨大的動能會瞬間轉化為高溫，導致周圍巖石熔融。撞擊坑隨后在冷卻過程中積水，形成一個中心區域極為溫暖、四周環繞水體的特殊環境，熱水與礦物持續交換，構成類似深海熱液噴口的系統。辛奎曼尼形容道：“你會得到一個被湖水包圍的高溫核心，這里會形成一個和深海類似的熱液系統，只不過熱源來自撞擊而非火山。”

為評估這類環境的真實演化過程及其支持生命化學的潛力，論文回顧了三個不同時期的典型隕石坑案例：形成于約6500萬年前、與恐龍滅絕事件相關的墨西哥希克蘇魯伯（Chicxulub）撞擊坑；約3100萬年前形成的加拿大北極地區豪頓（Haughton）撞擊坑；以及大約5萬年前形成、現仍有湖水存在的印度洛納湖（Lonar Lake）。這些撞擊形成的熱液系統可以持續活躍數千至數萬年，為簡單分子逐步演變為更復雜有機結構提供了時間窗口。

研究人員認為，在隕石、彗星頻繁造訪的早期地球，這類由撞擊驅動的熱液環境可能遠比今天常見，因此可能在生命誕生過程中發揮了被低估的作用——那些往往被視為“災難性”的天體撞擊事件，或許同時也搭建了生命起步所需的化學實驗室。這一思路在延續深海熱液噴口理論數十年積累的基礎上，將生命起源的可能場景從深海擴展到了撞擊坑內的湖泊與地下系統。

盧茨本人是深海熱液噴口研究的早期拓荒者之一。在博士后階段，他曾搭乘“阿爾文”（Alvin）深潛器下潛至海面以下一英里多，親眼目睹在全然黑暗中的繁盛生態系統，這些航次被視為開創了一個全新的研究領域，也刷新了科學界對“沒有陽光也能有生命”的理解。“多年來，我們一直在討論，生命可能誕生于深海熱液噴口的可能性。”盧茨說。

辛奎曼尼的這篇綜述，在整合既有深海證據的同時，也引入了越來越多關于撞擊驅動熱液系統的最新成果，認為兩類環境都具備支持生命起始階段關鍵化學反應的潛力。這種視角的轉變不僅關乎地球自身歷史，也指向對外星生命的探索：科學界推測，在木星衛星歐羅巴（Europa）、土星衛星土衛二（Enceladus）等冰封衛星之下，可能存在活躍的海底熱液活動，火星早期的撞擊坑中也可能曾經孕育過類似環境。如果地球上的熱液與撞擊系統確實能為生命“預熱”，那么它們也可能為未來搜尋外星生命提供重要線索和目標區域。

對于辛奎曼尼本人而言，這項研究更多源于一種人類共通的好奇心。目前她在羅格斯大學位于新澤西州開普梅的水產養殖創新中心擔任技術員，從事水產養殖相關科研工作，同時為今后的海洋科學深造做準備。“人類的好奇心幾乎是無窮的。”她說，“我們會不斷發問，試圖追溯一切的源頭。也許我們永遠無法精確還原生命誕生的那一刻，但我們可以盡可能逼近，理解事情可能是如何發生的。”