拉曼光谱揭示古老样本中的生命起源

地球之外有生命吗？这是一个永恒的问题。

现在地质学家们正试图在地球上解决这个难题。为此，他们必须勤奋工作，利用拉曼光谱方法来得出他们的基本结论。

其中就包括像安德鲁·查亚这样的地质学家。查亚博士是辛辛那提大学古生物学教授，专注于古老生命研究。他观察岩石薄片，寻找地球上最早生命的证据。最有可能的是，这些发现将出自我们在地球上和外星天体深处发现的标本的相似性，这是查亚的重点。

科学家可以追溯到35亿年前地球上的生命，甚至有一些证据表明，早在38亿年前地球上就存在生命了。

查亚孜孜以求的不是地球上依然活着的古老生物体，而是那些已经死去数十亿年的古老生物。查亚正在寻找的是岩石中的微生物化石, 或它们的化学特征。

他通过化石、化学特征以及古老岩石样本中元素和同位素的丰度寻找早期地球上生命的证据。科学家可以把有关早期地球的知识应用于其他行星, 特别是火星上, 因为火星与地球最相似。研究人员认为, 几十亿年前的火星也许就像现在的地球一样。

查亚和他的同事们必须观察古老的岩石, 因为它们才是早期地球的唯一记录者。

查亚收集那些他认为已经足够古老, 可能有早期生命证据的岩石。他把这些岩石标本切割成仅有人类的头发丝厚度的薄片，然后检视这些切片以寻找微小细菌存在的证据。他寻找化石遗迹, 其中许多充满了因岩石和水相互作用而形成的矿物。他还寻找一种表明生命存在过的化学特征，就是细菌细胞壁所留下的碳特征。

细胞的内部早已被大自然吞噬了，与之相随的DNA痕迹也荡然无存。但由碳分子组成的细胞外层有时会被保存下来，所以碳是生命的一个标识。

科学家必须让其它科学家们信服，他们发现的是一个曾经活着的东西的化石。如果这些细菌在岩石中度过了3 0亿年, 就不会完整地保存下来。它看起来肯定不像活着时候的样子，研究人员找到的只是细菌的残留物。

细菌的痕迹证据非常微小，一个非常大的细菌细胞也只不过是人类头发丝的宽度。它的长度从几微米到一百微米不等。细菌的形状通常都很简单，呈棒状或球状，并没有很多可供识别的特征。

地质学家必须构建一系列的特征, 以提供更有力的生命证据。

科学家首先必须在岩石中找到一些不一样的遗物，然后需要说明这东西是由什么成分组成的，如果它是一个生物体的化石, 它就会由碳原子组成。

查亚使用拉曼光谱仪来识别化石，他拥有一台HORIBA T64000三光栅拉曼光谱仪, 这是一个高性能的拉曼光谱分析平台。他把大块的岩石加工成为纤薄的薄片，这些薄片变得几乎是透明的，然后进行测量。

 “你可以把含有化石的岩石薄片放在拉曼光谱仪搭配的显微镜物镜之下，把激光聚焦在上面。它会给出一条光谱来显示是什么材料。”查亚说，“它是由有机碳组成的吗？还是别的什么？如果它是由有机碳组成的, 我就又多了一个证据，证明这个东西曾经是活的”

T64000拉曼系统是一种三光栅光谱仪仪器，非常适合高性能拉曼研究。它可以用来进行拉曼光谱成像, 从而将材料空间定位。这样最终能绘制出一张地图, 显示出所有棕色材料，即碳特征的地方。有了这个，查亚就可以向其它科学家证明，样品是由有机碳组成的。

“如果细菌是球形的, 你应该找到一个有机碳球。这很难用显微镜下的二维图片来展示，”他说，“现在你有了一幅三维形态地图, 就有了更多的证据说明它曾经活过。希望你能在岩石中找到它们整个种群，这样就有更为充分的证据证明它曾经是活的。”

查亚和他的同事们正在努力了解地球上的生命历史。目前的火星探索，即2012年发射的好奇号火星探测车，正试图确定这颗红色星球上能够支持生命存在的区域。计划于2020年进行的下一次火星探索任务中，研究人员希望开展火星的地质学探索，以找到早期生命的证据。

查亚认为，如果真的在其他行星上找到生命的证据, 那一定会是微生物生命。如果火星上存在复杂生命的话, 到现在我们应该早已经发现了。

如果在火星上发现了生命存在的证据，并且这些生命与地球上的生命遵循相同的生物化学规律，那也就表明我们有一个共同的起源。如果遵循的生物化学规律不同, 就意味着有不同的起源，并暗示宇宙中的生命可能普遍存在。