科学探索|生命是如何开始的？是如何从非生物起源的化合物中诞生？( 三 ) 生命是如何开始的？是如何从

构造板块和微行星撞击

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这一假想的地球早期海底场景描绘了一个大洋中脊扩张中心，“黑烟囱”在这里释放高温热液，金属离子和硫化物（黄点）与较冷的海水相互作用，在海底形成沉淀物。图中还显示了“白烟囱”排放的冷却液体，各种碳酸盐和蛇纹石矿物组合从中沉淀下来，并可能产生氢，有助于有机化合物的非生物合成。由于溶解铁的存在，海洋主要呈绿色。上部水柱中的光化学作用导致溶解的铁氧化为不溶的铁相，如图所示为赤铁矿（红点）或“绿锈”（绿点）。

另一个重要的问题是地壳何时出现在海洋表面之上。一些构造模型表明，冥古宙时期可能出现了有利于新生大陆形成的条件。热点的火山活动和大规模撞击事件也可能导致了高出海平面的地形高地。
除了影响陆地的出现，构造过程还会影响海洋和大气组成、地球气候，以及可能塑造前生命化学的各种热液景观。例如，原始地壳的风化作用会降低大气中的二氧化碳水平，抑制全球温室效应，改变海洋化学成分。随着更多的陆地暴露在海平面以上，风化的速度也会加快。
暴露的陆地也可能是前生命化学演变的关键。暴露在大气中的陆地经历了干湿循环，使化合物蒸发、浓缩。这些过程可能驱动了细胞基础构件的组装，如形成封闭囊泡的类脂化合物，使遗传信息的封装和代谢网络的建立成为可能。类似的过程也可能支持这些前体逐渐向自我维持的功能系统过渡。然而，尽管陆地在一些关于前生命世界的观点中处于中心地位，但冥古宙时期是否有可能出现陆地，目前仍然没有确切的结论。
在早期地球的天空、海洋和地壳发生演变的过程中，地球也受到了小行星和微行星的撞击。早期的撞击可能破坏了近地表环境，但也可能向地球提供了关键的前生命化合物，如氨基酸、糖、嘌呤（构成现代DNA和RNA基础的含氮有机化合物）和活性磷。还有研究者认为，这些撞击创造了一个短暂的、高度还原性的大气层，与今天高度氧化性的大气层迥然不同。大多数前生命化学模型都认为，还原条件是产生基本前生命化合物的最可能途径。
撞击事件除了输入或产生必要的有机分子外，还可能以其他方式帮助了生命的起源，特别是通过刺激热液活动。早期撞击事件产生的各种结果，可能既有利于生命的起源，也对生命的起源构成挑战。这仍然是一个重要的研究课题。
合作填充空白
与生命起源相关的研究和假说充满了不确定性和争论，这并不令人惊讶，毕竟科学家们追溯了40多亿年的时间跨度，希望拼凑出这些高度复杂的过程。与这些过程有关的不确定性、影响和相互关系，都需要进一步加以研究。
事实上，这里所讨论的过程或假说都不能孤立存在。迄今为止，不同的研究团体都各自对生命起源和地球早期环境展开研究，并且通常只进行表面上的跨学科合作和互动。对于一些非常困难的问题，他们都没有取得里程碑式的进展。美国国家航空航天局（NASA）天体生物学计划提出了新的“前生命化学和早期地球环境（PCE3）研究协调网络（RCN）”，目的就是为了填补这一空白。这是一个研究联盟，旨在通过加强地球科学家和前生命化学家之间的跨学科交流，来改变生命起源的研究现状。
PCE3的主要目标是培养一种新的研究文化，在这种文化中，我们将在现实的行星条件下测试潜在的前生命化学途径，并将早期地球环境的动力学和限制条件完全纳入起源假说。例如，在化学合成信息聚合物的过程中，此类实验的产物往往定义了下一步的研究步骤，很少或根本没有考虑导致成功反应的条件（如盐度、pH、氧化状态、溶解物质等）是否可能存在于早期的地球环境中。考虑到我们已经对冥古宙的情况有所了解，相关的地球科学知识能够并且应该为这项工作的下一步提供帮助。在新的合作方案中，我们可以通过减少假设并提高环境合理性，来对可能的前生命化学场景进行筛选。