地球生命起源：传统观点被颠覆
在地球现存的45亿年中，前7亿年被称为冥古代，冥古代过后，或许它才摆脱了它的古希腊名字――冥狱(hell)。
这个名字似乎给我们这样一种普遍的感觉：年轻的地球上是一片炎热、干燥、荒凉的景象，其中贯穿着岩浆汇成的海洋，几乎没有生命的存在。当年轻的太阳系仍然被宇宙垃圾包裹的时候，即使有些有机生命体由于某种未知的原因突然出现，古老的生命神话开始书写，但相信它也很快会在陨石撞击地球的风暴中灭绝。
月球表面的伤疤记录了它在“后天文大轰炸(Late Heavy Bombardment)”时期遭受的一系列撞击，地球也很可能遭受到强度更大的“轰炸”。直到今天，普遍的看法是，在地球遭受的轰炸减缓之前，也就是大约38.5亿年之前生命是不可能出现的。
斯坦福大学的地球物理学教授诺曼·H·斯利普(Norman H.Sleep)回忆道，1986年他在提交的一篇论文中推测了生命在遭受地球早期巨大影响下存活的可能性。但这篇论文很快就被驳回了，因为审查人认为，那时任何生命都不可能存活。
然而，如今这种观点已经不再被视为正确的了。“我们以为自己已经知道过去不为所知的事情”，加州大学洛杉矶分校(UCLA)的地球化学系教授T.马克·哈里森(T.Mark Harrison)说。事后证明，先前的证据并不可靠，而新的证据已经赋予早期地球新的看法。
左：早期地球的新图景；右：年轻的海洋
在刚刚过去的十年中，通过对诸如镶嵌在古澳大利亚岩石中细小而坚硬的锆石的矿物学分析，已经描绘出哈里森博士所说的“与我们编造的神话完全不一致”的一幅冥古代画面。
如今地质学家几乎一致认为，42亿年前，既存在陆地也存在海洋的地球是十分平静的，与过去所认为的地狱般地酷热相反，地球还有可能为冰层所覆盖。因为当时年轻的太阳发出的热量比今天要少30％，气温较低，使得部分地球表面被大片的冰层所覆盖。
一篇刊登在近期《自然》上的分析报告称，锆石是地球上已知的唯一一种存在40多亿年的物质，它提供了另一条关于冥古代的令人感兴趣的线索。哈里森和UCLA的两个同事，地质和地球化学教授米歇尔·霍普金斯(Michelle Hopkins)和克雷格·曼宁(Craig Manning)在他们的报告中称，包含在锆石中的无机物证明板块构造运动(推动这个行星的外壳形成大陆和海洋的一种力量)已经开始。
“展现在人们面前的是一个充满水的世界，并伴随着正常的岩石再造运动，”加利福尼亚大学地质学教授史蒂芬·J·莫雪斯(Stephen J.Mojzsis)说，“这是关于生命起源的理想勾画。”
就有关冥古代的传统看法而言，地球上的生命起源引发了一个庞大的问题；而生命起源的最早证据存在于有着38.3亿年历史的的格陵兰岛岩石中(这一看法仍存在争议)。对这些岩石进行研究显示，相当数量的碳－12(碳的常态形式)和碳－13(碳的一种少见但稳定的形式)发生了转变，碳的这种转变被归结为倾向于集中在较轻的碳周围的微生物出现的结果。
令人吃惊甚至难以置信的是，传统看法认为，后天文轰炸期一结束，生命立刻就开始了。
而新的观点认为，生命的出现比传统的看法要早几亿年。“这意味着生命之门在地球‘后天文大轰炸’结束之前已经打开了很长时间，生命已经处于缓慢的化学进化之中，”莫雪斯博士说，“生命的起源可能是在44亿年前，但我不确定那时真正的生命是不是已经出现。”
有科学家认为，小行星撞击地球为后者带来了原始生命
早期地球研究的革命：源于对锆石的考证
这次关于早期地球研究上的革命，主要依据来自西澳大利亚的岩石。这些岩石已有30亿年的历史，但是它们包含的锆石比它们自身的历史更久远。锆石主要由锆、氧和硅三种元素构成，是具有极端硬度和韧度的，它们可以经受住侵蚀、熔融以及它们周围岩石变化的考验。
锆石中也含有足够的铀，通过铀的衰变，锆石可以准确地记录时间的演变。2001年，两个研究小组─一个由哈里森领导，另一个由威斯康辛大学的约翰·W·瓦利(John W.Valley)领导――发表研究报告宣称，澳大利亚锆石是在44亿年前的冥古代形成的，之后嵌入后来形成的有着30亿年历史的岩石中。
锆石中含有相当数量的氧同位素，这显示了水的存在；而在水中形成的粘土和盐酸盐这样的矿物，更容易与氧－18结合形成晶体结构。因而，锆石中含有相对较多的氧－18(相对来说，氧－16更为普通)。
UCLA的研究人员研究了锆石中的细小矿物颗粒，这些颗粒是在40～42亿年前锆石形成的时候被包裹进去的。从这些混合元素中，科学家可以计算出锆石结晶时的深度和温度――1300华氏的温度，15英里的深度。
这样看来，地球的温度没有原先想象的那样高。冥古代的地球可能不是真正的地狱，但是它比今天的地球要热。这就意味着锆石是在温度较低的地壳中形成的。就拿今天的地球来说，这样的地方是一个板块潜没地带。UCLA的科学家们相信，从锆石获得的信息(高水分含量和低温)表明存在这样一个板块潜没地带，如果不是某种地壳构造运动已经开始的话，这个板块潜没地带是不会存在的。
“这些都没有确凿的证据”，哈里森说，“但我们没有其他合理的解释”。
许多地质学家认为，由于地壳太薄，或内部太热，以至于板块构造运动在当时不可能发生。无论是金星还是火星，过去或者现在都没有呈现明显的板块构造运动的痕迹，这意味着只有在有限的行星温度和结构下，这种现象才有可能发生。
斯坦福大学的斯利普博士谈到UCLA的研究成果时说：“它可能恰好是一个板块潜没地带，或者看起来像一个板块潜没地带。”
瓦利博士也做出这样的推断，早期地球既凉爽又潮湿，但他仍然对板块构造运动持怀疑态度。瓦利说，UCLA的研究人员所检验的锆石元素，其中一些有可能是透过细小的缝隙渗透进去的。
如果冥古代的板块构造运动使地壳翻转，那么它不仅仅会重塑地形，而且也会影响到大气和气候。
新型气候模型：大爆炸不足以摧毁一切
在20世纪80年代，一种气候模型理论提出，厚厚的大气层充满了饱含热量的二氧化碳，使地球表面的平均温度提高到185华氏度。
如果板块构造运动已经开始，大量的二氧化碳将嵌入碳酸盐岩中，然后进入地球内部。2001年，斯利普和美国航空航天局(NASA)艾姆斯研究中心的凯文·泽恩勒(Kevin Zahnle)提出的一种气候模型表明，冥古代后期的地球已经有点寒冷了。
像其他行星一样，地球是在45亿年前形成的。目前普遍的假设是，地球形成后立即遭到一个火星大小的物体(直径大约4000英里)的撞击，这对地球来说是一场真正的灾难，使得撞击物自身和地球的很多部分都消失了，一些碎片被抛到轨道上形成了月球。熔融的地球可能在此后几百万年的时间里逐渐冷却下来，再也没有遭受过如此大的撞击。
斯利普称，他的计算显示，在冥古代7亿年的时间里，约有15颗直径100英里或者更大的物体撞击过地球，其中4颗直径在200英里以上，这些猛烈的撞击使得地球上大多数海洋沸腾起来(最近一次撞击地球的物体直径大约6英里，距今已经6500万年以上，它导致了恐龙的灭绝)。
但在旧金山由美国地质物理学会召开的一次会议上，莫雪斯和在科罗拉多大学做博士后研究的奥列格·阿布拉莫夫(Oleg Abramov)提出了一个新的数据模型，该数据模型显示，后天文轰炸的影响并不像人们以前想象的那样重大。
“任何事物都遭受了严重的损坏”，莫雪斯说。但计算机的模拟显示，即使直径300英里的岩体撞击地球，也不可能杀死所有的生命。因为总是存在这样那样的狭小地带，有机生物可以经受高温环境(如热源喷口)而幸存下来。
至于冥古代是否存在生命的问题，研究人员希望找到碳元素，再像对待格陵兰岩石那样进行一次同位素分析，以求证这一问题。虽然已经对16万粒锆石进行了分析，但UCLA的研究人员仍然没有找到碳元素。
寻找更多冥古代岩石的工作也在继续，5个月前，有研究人员称在魁北克北部发现了一条约有42.8亿年之久的岩床，并将为此项研究提供了母矿样本。这条岩床含有“带状铁矿建造(BIF)”的结构，这种结构一般认为只有在生命体的作用下才能形成。然而，其他科学家却对这个岩床的年龄产生了质疑，他们认为这个岩床的年龄实际上为38亿年。
莫雪斯说，冥古代作为地球史上最早地质时期的名字，实际上并不是一种误导。古希腊语中的“冥狱”与火和硫磺等概念是无关的，“在希腊神话中，冥狱是一个黑暗、寒冷、神秘的地方”，他说，“在我看来，冥古代正好适合这个绰号”。