古代的超级山脉是否加速了生命的进化?

澳大利亚研究人员发现，有证据表明，高如喜马拉雅山、宽如超级大陆的超级山脉是在生命进化的两个关键时刻形成的。

澳大利亚国立大学(ANU)博士候选人朱子怡(音)说:“这两座超级山脉在今天是无与伦比的。”“这不仅仅是它们的高度——如果你能想象2400公里长的喜马拉雅山脉被重复三到四次，你就知道它的规模了。”

朱是一项新研究的主要作者发表在《地球与行星科学快报她和同事们用锆石来追踪这些巨大山脉形成的时间。

他们的发现与我们所知道的相符超大陆周期即认为地球最基本的脉动是大陆的形成和分裂，形成超大陆。这个周期似乎持续了7 - 8亿年，这些超级山脉形成的时间与大陆相互碰撞形成超级大陆的时间一致。

第一个例子被称为努纳超级山，得名于当时正在形成的超大陆，可以追溯到2000到18亿年前。

“这与真核生物的可能出现相吻合，真核生物后来发展成了植物和动物，”朱说。

“第二个被称为Transgondwanan超级山脉，与5.75亿年前第一个大型动物的出现和4500万年后的寒武纪大爆发同时出现，当时大多数动物群体出现在化石记录中。”

共同作者、同样来自澳大利亚国立大学的约辰·布洛克斯教授表示:“令人震惊的是，随着时间的推移，造山的整个记录是如此清晰。它显示了这两个巨大的峰值:一个与动物的出现有关，另一个与复杂的大细胞的出现有关。”

越来越多的证据表明，山脉在地球上的生命崛起中发挥了至关重要的作用，这项研究是对这一观点的补充，这一观点最早也是在2006年的一篇论文中提出的发表在地球与行星科学快报．

等等，山脉怎么会影响进化?

一切都在侵蚀中。

当山脉形成时，它们将地球内部深处的元素带到地表。然后，随着数千年的风雨和冰川在山峰上的侵蚀，这些元素——如铁和磷——被释放出来，通过河流进入海洋。

这有助于推动气候和碳循环等系统，并提供对生命发展至关重要的营养物质。

人们认为，在地球历史上的很长一段时间里，生命被“阻碍”了，因为它们生长所需的营养物质不够丰富。例如，真核生物大约在17亿年前出现在地球上，但直到大约8亿年前才占主导地位。这段时间被称为“无聊的10亿”，因为进化几乎没有任何进展。

合著者、澳大利亚国立大学的伊恩·坎贝尔教授解释说:“进化的放缓是由于在那个时期没有超级山脉，减少了海洋的营养供应。”

这一观点得到了之前研究的支持还建议这种间断的原因是缺少山脉的形成。

然后，当板块构造把板块撞成超级大陆并把巨大的山脉推到地表之上时，新一轮的侵蚀提供了生命起飞所需的关键成分。

这些营养物质可能增加了大气中的氧气含量。

“早期地球的大气层几乎不含氧气，”朱说。“大气中的氧气含量被认为是在一系列步骤中增加的，其中两个步骤与超级山脉重合。

“随着外冈瓦南超级山脉的侵蚀，大气中氧气的增加是地球历史上最大的，这是动物出现的必要前提。”

“这项研究为我们提供了标记，”坎贝尔说，“所以我们可以更好地理解早期复杂生命的进化。”

这似乎是个冠冕堂皇的说法——这项研究是如何进行的?

朱教授和同事们对此进行了研究锆石耐寒的矿物质就像水晶般的时间胶囊。重要的是，当它们形成时，它们就像许多不同元素的“海绵”。

阿德莱德大学(University of Adelaide)的地质学家艾伦·柯林斯(Alan Collins)教授说:“它们太漂亮了。”他没有参与这项研究。“它们含有很多不同的微量元素，比如稀土元素、铀和各种各样的东西。”

他解释说，如果你在锆石中发现了不同浓度的元素，这可以告诉你它是如何形成的。

朱教授和他的团队研究了镥(一种重稀土元素)含量较低的锆石。他们认为，锆石的镥耗尽是因为它们生长的环境——在山脉中火山下的岩浆高压“汤”中。

在这里，镥和其他元素会和其他元素一起漂浮。各种矿物质会不断生长，每一种都吸收了不同浓度的可用元素。该研究认为，锆石是在与石榴石的竞争中生长的，石榴石会吸收大量的镥。石榴石只能在高压环境下大量生长，比如在巨大山脉的重压下。

柯林斯说:“这是一条相当长的逻辑线路，而且有争议。”“你可能会有这种消耗还有其他原因，但……我们正在进入一个获取大量数据的世界。我们开始能够以相当严格的统计方法来处理这些事情，以寻找这些趋势。”

这就是这项研究正在做的事情:尽管该团队取得了一些巨大的飞跃，但柯林斯认为，他们是在以一种谨慎和合乎逻辑的方式进行研究，并将他们的数据与其他有关氧气和生命增加的数据集进行比较。

他们的论点如何得到支持?

根据柯林斯的说法，目前有许多不同的化学替代物指向巨大的山脉，但有方法来验证和改进这些新数据。

这项研究研究了来自全球数据集的锆石颗粒，这些颗粒没有固定在某个地方。验证他们发现的一种方法是就地寻找这些锆石，在一个疑似古代山脉的位置。

柯林斯目前正在进行一项相关的研究，研究的是10亿到50亿年前的山脉。

他说:“我们正在研究那些山脉本身的遗迹，它们确实存在，尽管它们现在都是平坦的。”

“现在，你可以看到这些山脉底部形成的岩石暴露出来，然后通过这些岩石我们试图计算出它们形成和/或经历的压力，然后从这些压力中，计算出它们上面有多少岩石，也就是当时的山脉有多高。”

他说，这种方法可能是一种验证超级山脉是否存在的独立方法，而且可能使绘制这些山脉在地球表面的实际位置成为可能。

“一旦你可以绘制出这些山脉的位置，你就可以开始把它们放进我们今天使用的全球气候模型中，”柯林斯说，“并试着在过去建立它。”

目前，许多不同的研究团队正在对此进行研究，试图模拟当时的世界是什么样子，从而了解地质过程如何影响生物和化学等表面过程。

这项新研究只是我们星球复杂故事中的另一条线索，也是为了了解地球系统之间的关系。