沙漠岩画的谜团

CK编译     面对事实，这就是“未来奇迹”的原因。

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科罗拉多州梅萨维德国家公园的岩画。图片来源：克里斯汀弗莱和彼得罗素

解开关于沙漠岩画画布的长期谜团

2021 年 7 月 2 日

作者：内森·柯林斯， SLAC 国家加速器实验室

在世界上大多数地方的沙漠中漫步，最终你会注意到黑色的岩石，尤其是在阳光最明亮、水滴落或露水聚集的地方。在某些地方，如果幸运的话，您可能会偶然发现雕刻在污渍上的古代艺术——岩画。然而，多年来，研究人员对岩画的了解比绘制它们的神秘黑色污渍（称为岩石清漆）要多。

特别是，关于锰含量异常丰富的岩 漆的来源，科学尚未得出结论。

现在，加州理工学院、能源部 SLAC 国家加速器实验室和其他地方的科学家认为他们有了答案。根据最近发表在《美国国家科学院院刊》上的一篇论文，岩石清漆是微生物群落留下的，这些微生物群落使用锰来抵御严酷的沙漠太阳。

加州理工学院的研究生、该研究的主要作者乌莎·林加帕  说，岩石清漆的谜团由来已久。“查尔斯·达尔文写过它，亚历山大·冯·洪堡写过它，”她说，关于它是生物起源还是无机起源一直存在长期争论。

但是，林加帕说，她和她的同事实际上并没有开始了解岩石清漆的来源。相反，他们对沙漠中的微生物生态系统如何与岩石清漆相互作用感兴趣。为此，他们采用了尽可能多的技术：DNA 测序、矿物学分析、电子显微镜，以及在斯坦福同步辐射光源 (SSRL) 科学家 塞缪尔·韦伯的帮助下，先进的 X 射线光谱方法可以绘制不同的岩漆样品中的各种锰和其他元素。

“通过结合这些不同的观点，也许我们可以描绘出这个生态系统的图景并以新的方式理解它，”林加帕说。“这就是我们开始的地方，然后我们偶然发现了这个假设”，用于岩漆形成。

该团队的主要观察结果之一是，虽然沙漠尘埃中的锰通常呈颗粒形式，但它在清漆中沉积在更连续的层中，SSRL 的 X 射线光谱法揭示了这一事实，它不仅可以分辨出哪些化合物构成一个样本，以及它们如何在微观尺度上分布在整个样本中。

同样的分析表明，清漆中的锰化合物种类是持续化学循环的结果，而不是在阳光下被遗弃了数千年。这些信息，再加上称为 Chroococcidiopsis 的细菌的流行，这种细菌使用锰来对抗恶劣的沙漠阳光的氧化作用，导致林加帕和她的团队得出结论，这些细菌留下了岩石清漆。

就 韦伯而言，他说他一直喜欢锰项目——“我已经有一段时间是锰爱好者了”——鉴于 SSRL X 射线光谱学的进步，这个项目来得正是时候。他说，X 射线束尺寸的改进使研究人员能够获得更细粒度的岩石清漆图片，其他改进确保他们可以在不损坏样品的情况下更好地查看样品。“我们一直在修补和微调事情，我认为现在是一个可能在 5 或 10 年前并不真正可行的项目的合适时机。”

注：色球虫，蓝藻属 Chroococcidiopsis 是一种原始的单细胞蓝藻。它可以在各种恶劣的条件下生存。种群可以在极端温度或 pH 值、高水平辐射、高浓度盐和干旱环境下 被定义为具有或多或少的球形细胞，被薄的、坚固的、无色的、有时是分层的细胞外多糖鞘 (EPS) 包围。细胞有一个特殊的带状 S 层，迄今为止在

探索

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更多信息：Usha F. Lingappa 等人，岩石清漆中锰富集的生态生理学解释，美国国家科学院院刊（2021 年）期刊信息：美国国家科学院院刊 

由 SLAC国家加速器实验室提供