誰在10億年前偷走了疊層石？

葉山

疊層石（攝影：周江）

展品檔案

名稱：薊縣疊層石

發(fā)現(xiàn)地點：中國天津薊縣

形成年代：元古宙中期，距今約14億年前

簡介：疊層石是由藻類活動與沉積作用共同形成的產(chǎn)物，形成于我國天津的薊縣疊層石是中國境內(nèi)最有名的疊層石

最早的生命遺跡

疊層石是地球上保留至今的最早的生命遺跡，它們是層狀的有機沉積結(jié)構(gòu)。疊層石的形成通常離不開藍(lán)細(xì)菌，這些微生物會分泌出帶黏性的化合物，這些化合物能夠捕獲海水中的碳酸鹽沉積物顆粒，并將它們牢牢地黏合在一起，形成礦物的微纖維，再把它們堆積成薄薄的沉積層。那些壘在一起的薄層是疊層石最為明顯的特征，其中深色的薄層和淺色的薄層常常會交替出現(xiàn)。這些薄層可能會擁有不同的形狀，有的是水平的，有的是弧形的，還有的呈拱形。

大約35億年前，全世界很多地方的海邊都出現(xiàn)過大量的疊層石。疊層石是地球早期生命在大地上繪制的第一幅畫作，并且在生命形成之初的20 億年里，它們也幾乎是生命留下的唯一畫作。它們是地球系統(tǒng)中的生物圈、水圈、大氣圈和巖石圈之間緊密聯(lián)系，相互作用的經(jīng)典例子之一。

突然消失之謎

可是，曾經(jīng)在全世界各地都出現(xiàn)過的疊層石，后來卻突然大量地“丟失”了，它們的去向成了擺在科學(xué)家面前的一個極大的難題。這是怎么回事呢？原來大約在10億年前，疊層石的數(shù)量和多樣性發(fā)生了斷崖式的下降。在世界上的絕大多數(shù)地區(qū)，科學(xué)家們再也沒能在形成于10億年以內(nèi)的地層里發(fā)現(xiàn)疊層石，它們就像是被一只無形的手，從時間里“偷走”了一樣。

長久以來，科學(xué)家們都弄不清是什么導(dǎo)致了疊層石的衰落，這樁疊層石“失蹤事件”成了困擾科學(xué)家的“懸案”。為了盡早找到“兇手”，一代又一代的科學(xué)家付出了許多的努力，直到2013年，美國麻省理工學(xué)院的科學(xué)家們才發(fā)現(xiàn)了有用的線索。在研究了大量前寒武紀(jì)的化石和巖石記錄之后，這批科學(xué)家觀察到了一個有趣的現(xiàn)象：在10億年前，當(dāng)疊層石迅速衰退的同時，地球上大規(guī)模形成了另一種微生物化石——凝塊石。

有孔蟲是一個大家族的總稱，據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)存的有孔蟲都有一萬多種，已經(jīng)滅絕的更多，所以它們所呈現(xiàn)出的造型各式各樣都有。

是誰偷走了疊層石

凝塊石是疊層石的一個變種，它也是由微生物產(chǎn)生的痕跡化石，不過它們的外表呈塊狀，而不是薄薄的層狀。難道這些凝塊石是“兇手”留下的證據(jù)？那它們是誰留下的痕跡呢？經(jīng)過仔細(xì)分析，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，凝塊石的出現(xiàn)和有孔蟲的誕生有關(guān)。

有孔蟲是一大類海洋微生物的總稱，它包括了變形蟲、纖毛蟲和許多其他的單細(xì)胞生物。它們個頭很小，肉眼根本看不見，卻長時間生活在地球上，躲過了歷次大滅絕事件，至今仍然活躍在海洋里，并且在地球歷史上的不同時期留下了豐富的化石記錄，為科學(xué)家們了解史前時代的古環(huán)境和古氣候提供了珍貴的資料。

和藍(lán)細(xì)菌通過分泌黏性化合物來捕獲沉積物顆粒不同，有孔蟲的細(xì)胞中會伸出一些被稱為“偽足”的觸手狀結(jié)構(gòu)，來捕獲和吞噬獵物，并探索周圍環(huán)境。在這樣的過程中，有孔蟲的觸手狀結(jié)構(gòu)會在細(xì)微的尺度上攪動海底沉積物。所以，疊層石的衰落和凝塊石的崛起，很可能和有孔蟲的出現(xiàn)有關(guān)。當(dāng)它們出現(xiàn)后，其觸手狀結(jié)構(gòu)會攪動并毀壞疊層石的層狀結(jié)構(gòu)，讓藍(lán)細(xì)菌構(gòu)建的疊層石變成塊狀的凝塊石。

科學(xué)家們檢查了凝塊石，在里面找到了早期的有孔蟲化石。他們又做了一個實驗：在海洋中捕獲了一些仍然存在的有孔蟲，并把它們放在了和疊層石結(jié)構(gòu)類似的沉積物上，過了一段時間之后，疊層石的結(jié)構(gòu)果然被破壞，形成了和凝塊石相似的結(jié)構(gòu)。這個實驗印證了科學(xué)家們的猜想：從地層里“偷走”疊層石的，正是這些小小的有孔蟲。這樁困擾人們多年的“懸案”終于告破。

位于海邊的現(xiàn)代疊層石

雖然疊層石早在10億年前就大量減少，但它們并沒有絕跡。到了今天，人們?nèi)匀豢梢栽诘厍蛏系纳贁?shù)區(qū)域找到正在形成的疊層石。當(dāng)然了，類似薊縣疊層石那樣來自前寒武紀(jì)的疊層石更為珍貴，因為它們是人類了解前寒武紀(jì)的一把鑰匙。通過它們，科學(xué)家能夠分析幾十億年前的地球環(huán)境、氣候和地質(zhì)條件，從而讓我們對地球早期的歷史有更深刻的認(rèn)識。