كشفت دراسة جديدة أن الحياة الأولى على الأرض ظهرت منذ 3.75 مليار سنة على الأقل – حوالي 300 مليون سنة قبل مما كان يعتقد سابقا.ويستند تفكير الخبراء إلى تحليل صخرة بحجم قبضة اليد من كيبيك، كندا، والتي يقدر عمرها بين 3.75 و4.28 مليار سنة.وكان الباحثون قد عثروا في السابق على خيوط ومقابض وأنابيب صغيرة في الصخر، والتي يبدو أنها من صنع البكتيريا. ومع ذلك، لم يتفق جميع العلماء على أن هذه الهياكل كانت من أصل بيولوجي.والآن، بعد إجراء مزيد من التحليل الشامل، اكتشف الفريق في كلية لندن الجامعية بنية أكبر وأكثر تعقيدا داخل الصخرة – جذع له فروع متوازية على جانب واحد يبلغ طوله حوالي سنتيمتر واحد.كما وجدوا المئات من الكرات المشوهة، أو "الأشكال الإهليلجية"، بجانب الأنابيب والخيوط.

ويقول الباحثون إنه في حين أن بعض الهياكل يمكن تصورها من خلال تفاعلات كيميائية بالصدفة، فإن الجذع "الشبيه بالشجرة" مع الفروع المتوازية كان على الأرجح بيولوجيا في الأصل.وهذا لأنه لم يعثر على هيكل تم إنشاؤه عن طريق الكيمياء وحدها مثله.وحتى الآن، كان أقدم دليل معروف على وجود الحياة على الأرض هو صخرة عمرها 3.46 مليار عام من غرب أستراليا تحتوي على أحافير مجهرية تشبه الديدان.وباستخدام العديد من الأدلة المختلفة، تشير دراستنا بقوة إلى وجود عدد من الأنواع المختلفة من البكتيريا على الأرض بين 3.75 و4.28 مليار سنة مضت، كما قال المعد الرئيسي الدكتور دومينيك بابينو، من قسم علوم الأرض في جامعة كاليفورنيا.وهذا يعني أن الحياة يمكن أن تبدأ بعد 300 مليون سنة من تشكل الأرض. ومن الناحية الجيولوجية، هذا سريع – حول دوران واحد للشمس حول المجرة.

وكشف الفريق أيضا عن أدلة على كيفية حصول البكتيريا على طاقتها بطرق مختلفة.ووجدوا منتجات كيميائية معدنية في الصخور تتوافق مع الميكروبات القديمة التي تعيش على الحديد والكبريت وربما أيضا ثاني أكسيد الكربون والضوء من خلال شكل من أشكال التمثيل الضوئي لا يتضمن الأكسجين.وتشير هذه النتائج الجديدة إلى أن مجموعة متنوعة من الحياة الميكروبية ربما كانت موجودة على الأرض البدائية.كما أن لها آثارا على إمكانية وجود حياة خارج كوكب الأرض.

وقال الدكتور بابينو: "إذا كانت الحياة سريعة نسبيا في الظهور، في ظل الظروف المناسبة، فإن هذا يزيد من فرصة وجود الحياة على الكواكب الأخرى".ومن أجل الدراسة، فحص الباحثون صخورا من حزام Nuvvuagittuq Supracrustal في كيبيك (NSB)، والتي جمعها الدكتور بابينو في عام 2008.واحتوى NSB، الذي كان يوما ما جزءا من قاع البحر، على بعض أقدم الصخور الرسوبية المعروفة على الأرض، والتي يُعتقد أنها وُضعت بالقرب من نظام الفتحات الحرارية المائية، حيث تسمح الشقوق الموجودة في قاع البحر بالمرور عبر المياه الغنية بالحديد التي تسخنها الصهارة.وقام فريق البحث بتقطيع الصخور إلى أقسام تبلغ سماكة الورق (100 ميكرون) من أجل مراقبة الهياكل الدقيقة الشبيهة بالحفريات عن كثب، والتي تتكون من الهيماتيت، وهو شكل من أشكال أكسيد الحديد أو الصدأ، ومغلف بالكوارتز.

وكانت هذه الشرائح من الصخور، المقطوعة بمنشار مرصع بالماس، أكثر من ضعف سماكة الأجزاء السابقة التي قطعها الباحثون، ما سمح للفريق برؤية هياكل أكبر من الهيماتيت فيها.وقارنوا الهياكل والتركيبات بالحفريات الأحدث، بالإضافة إلى البكتيريا المؤكسدة للحديد الموجودة بالقرب من أنظمة الفتحات الحرارية المائية اليوم.وسمح لهم ذلك بتحديد مكافئات العصر الحديث للخيوط الملتوية والهياكل المتفرعة المتوازية والمجالات المشوهة (الأشكال الإهليلجية غير المنتظمة)، على سبيل المثال بالقرب من بركان Loihi تحت البحر في هاواي، بالإضافة إلى أنظمة التنفيس الأخرى في المحيطين المتجمد الشمالي والهندي.وبالإضافة إلى تحليل عينات الصخور تحت مختلف المجاهر البصرية ومجاهر رامان (التي تقيس تشتت الضوء)، أعاد فريق البحث أيضا إنشاء مقاطع من الصخور رقميا باستخدام كمبيوتر عملاق عالج آلاف الصور من تقنيتي تصوير عالي الدقة.

وكانت التقنية الأولى هي التصوير المقطعي المحوسب، أو التصوير الدقيق، الذي يستخدم الأشعة السينية لفحص الهيماتيت داخل الصخور.وكان الثاني عبارة عن حزمة أيونية مركزة، والتي تمسح شرائح صغيرة من الصخور – بسمك 200 نانومتر – باستخدام مجهر إلكتروني متكامل يلتقط صورة بين كل شريحة.وأنتجت كلتا الطريقتين أكواما من الصور المستخدمة لإنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد لأهداف مختلفة.ثم سمحت النماذج ثلاثية الأبعاد للباحثين بتأكيد أن خيوط الهيماتيت كانت متموجة وملتوية، وتحتوي على الكربون العضوي، وهي خصائص مشتركة مع الميكروبات الآكلة للحديد في العصر الحديث.وخلص الفريق في تحليلهم إلى أن هياكل الهيماتيت لا يمكن أن تكون نشأت من خلال ضغط الصخور وتسخينها (التحول) على مدى مليارات السنين.وأشاروا إلى أنه يبدو أنه تم الحفاظ على الهياكل بشكل أفضل في كوارتز أدق (أقل تأثرا بالتحول) مقارنة بالكوارتز الخشن (الذي خضع لمزيد من التحول).

ونظر الباحثون أيضا في مستويات العناصر الأرضية النادرة في الصخور المحملة بالحفريات، ووجدوا أن لها نفس المستويات مثل عينات الصخور القديمة الأخرى.وأكد هذا أن رواسب قاع البحر كانت قديمة قدم الصخور البركانية المحيطة بها.وقبل هذا الاكتشاف، عثر على أقدم الحفريات التي أبلغ عنها سابقا في غرب أستراليا وتاريخها يبلغ 3.46 مليار سنة، على الرغم من أن بعض العلماء عارضوا أيضا وضعها كأحافير، بحجة أنها غير بيولوجية في الأصل.