小行星撞击可能通过创造出适宜早期生命的高温且富含化学物质的环境，从而帮助启动了地球上的生命。这些由撞击产生的热液系统可能持续了数千年——这一时长足以形成生命的构建模块。科学家目前认为，这类环境在早期地球上可能相当普遍，这使其成为生命起源地的有力候选者。这一观点也可能指导在其他星球上搜寻生命的工作。
“从科学角度来看，没有人知道生命是如何在早期没有生命的地球上形成的，”Shea Cinquemani说道，她于2025年5月在罗格斯大学环境与生物科学学院获得了海洋生物学与渔业管理学士学位。“无中如何生有？”
Cinquemani主导了一篇发表在《海洋科学与工程杂志》（Journal of Marine Science and Engineering）上的科学综述，探讨了生命可能最早诞生于何处。该研究聚焦于热液喷口，在此处，加热的、富含矿物质的水穿过岩石流入周围水域，为复杂的化学反应创造了适宜的能量和化学条件。
她的分析强调，由陨石撞击形成的热液系统是一个被忽视但可能至关重要的生命起源场所。这些环境在早期地球上可能广泛存在，使其成为生命最初立足的有力候选地点。
从课堂作业到科学发表
这项研究与罗格斯大学海洋学家Richard Lutz合著，其独特之处在于Cinquemani最初是将其作为本科作业开始的，后来才发展成一篇经过同行评审的出版物。
“这太了不起了，”Lutz说。“本科生参与论文的情况很常见——教职员工经常挑选本科生参与论文和项目工作。但由本科生担任第一作者是一件大事。”
该项目始于Cinquemani大四那年，在海洋与海岸科学系杰出教授Lutz教授的一门名为“热液喷口”的课程中。她最初的任务是探索火星上的热液喷口是否可能支持生命。
“我当时想，‘我对这个话题一无所知，’”她说。“思考另一个星球上的生物学起源，感觉就像，哇。不确定我该怎么做。”她说，这项工作推动她超越了生物学，涉足了化学、物理学和地质学。
毕业后，她将这份作业扩展成了一篇完整的综述，对比了深海喷口和撞击产生的系统。这篇论文经历了广泛的同行评审过程。
“我从未见过如此严格的评审过程，”Lutz说。“有15页的评论和五轮不同的评审。她表现出了耐心和毅力，论文结果非常出色。”
作为生命摇篮的热液喷口
科学家长期以来一直认为深海热液喷口可能是生命起源的地点。这些系统发现于20世纪70年代末，能在完全黑暗的环境中支撑整个生态系统。
这些环境中的生物不依赖阳光，而是利用硫化氢等化合物中的化学能。这一过程被称为化能合成，使生命能够在没有光合作用的情况下繁衍生息。
一些喷口由地球深处火山活动的热量驱动，而另一些则通过水和岩石之间的化学反应产生热量，无需岩浆。在这两种情况下，它们都在原本寒冷贫瘠的深海中创造了温暖、富含营养的局部区域。
作为隐秘化工厂的撞击坑
Cinquemani的工作引起了人们对一种研究较少的热液系统类型的关注，即由陨石撞击形成的系统。
当大型陨石撞击地球时，会产生强烈的热量，熔化周围的岩石。随着陨石坑冷却并充满水，它可以发展成类似于深海喷口的炎热、富含矿物质的系统。
“你会看到一个湖泊环绕着非常、非常温暖的中心，”Cinquemani说。“现在你有了一个热液喷口系统，就像在深海中一样，但是由撞击产生的热量形成的。”
为了了解这些环境如何支持生命，她研究了地球历史上三个不同时期的著名撞击地点。墨西哥尤卡坦半岛下的希克苏鲁伯陨石坑形成于约6500万年前，后来孕育了一个持久的热液系统。加拿大北极地区的霍顿陨石坑形成于约3100万年前。印度的洛纳尔湖形成于约5万年前，至今仍含有水，为这类系统的演化提供了见解。
这些撞击驱动的系统可以持续数千年到数万年，为简单分子结合成更复杂的结构提供了足够的时间，这些结构最终可能导致生命的诞生。
对地球早期环境的新视角
早期地球经历了频繁的小行星撞击，使得这些环境很可能普遍存在。虽然撞击通常与毁灭联系在一起，但它们也可能创造了适合生命的条件。
这一观点建立在数十年深海喷口研究的基础上，同时扩展了生命可能起源地点的范围。
Lutz是深海喷口首次发现时进行探索的早期研究人员之一。作为一名年轻的博士后科学家，他参加了开创性的探险，乘坐阿尔文号（Alvin）潜水器下潜至海面下一英里多深处，在完全黑暗中观察到了繁茂的生态系统。
这些发现帮助确立了生命可以在没有阳光的情况下存在，重塑了科学界对极端环境的理解。
“多年来我们一直在讨论生命可能起源于深海热液喷口的可能性，”Lutz说。
Cinquemani的研究将这些既有的观点与新的证据结合起来，表明撞击产生的系统可能也发挥了作用，在某些情况下，可能为早期化学反应提供了特别有利的条件。
对地外生命的启示
这些发现也可能影响对太阳系其他地方生命的搜索。人们认为，在木星的木卫二和土星的土卫二等冰冷卫星的海底存在热液活动。类似的系统可能曾在早期火星的撞击坑中形成。
如果地球上的这些环境能够支持生命所需的化学反应，它们就可以为科学家在地球之外寻找有希望的地点提供指引。
好奇心驱动
对Cinquemani来说，这项研究反映了人类了解自身起源的更深层次动力。
“人类是极其好奇的生物，”Cinquemani说，她目前在位于新泽西州梅角的罗格斯大学新泽西水产养殖创新中心担任技术员，在那里她支持水产养殖研究，同时准备攻读海洋科学的高级学位。“我们质疑一切。我们可能永远无法确切知道我们是如何开始的，但我们可以尽最大努力去理解事情可能是如何发生的。”