在世界任何地方的沙漠中漫步，最终你会注意到那些被深色污渍的岩石，特别是在阳光最明亮、水流或露水聚集的地方。在某些地方，如果你幸运的话，你可能会偶然发现古代艺术——岩石雕刻——刻在污渍中。然而，多年来，研究人员对这些岩石雕刻的了解比对神秘的深色污渍——称为岩石漆——的了解更多。特别是，科学尚未就岩石漆的来源达成结论，岩石漆异常富含锰。
现在，加州理工学院、美国能源部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《国家科学院院刊》上的一篇论文，岩石漆是由微生物群落留下的，这些微生物群落利用锰来抵御沙漠的严酷阳光。
岩石漆的谜团已经很古老了，加州理工学院的研究生、该研究的主要作者乌莎·林加帕说。“查尔斯·达尔文写过它，亚历山大·冯·洪堡也写过它，”她说，关于它是生物起源还是无机起源的争论已经持续了很长时间。
但是，林加帕说，她和她的同事们实际上并没有着手去了解岩石漆的来源。相反，他们感兴趣的是沙漠中的微生物生态系统如何与岩石漆相互作用。为此，他们尽可能多地使用了各种技术：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，使用先进的X射线光谱学方法，这些方法可以映射岩石漆样本中不同类型的锰和其他元素。
“通过结合这些不同的视角，也许我们可以描绘出这个生态系统的画面，并以新的方式理解它，”林加帕说。“这就是我们开始的地方，然后我们就偶然发现了这个关于岩石漆形成的假设。”
团队的关键观察之一是，尽管沙漠尘埃中的锰通常以颗粒形式存在，但在岩石漆中，锰被沉积在更连续的层中，这一事实是通过SSRL的X射线光谱学方法揭示的，这些方法不仅可以告诉我们样本由哪些化学化合物组成，还可以告诉我们这些化合物在微观尺度上在整个样本中的分布情况。
同样的分析显示，岩石漆中的锰化合物种类是由于持续的化学循环，而不是在阳光下暴露了数千年。结合使用锰对抗沙漠严酷阳光氧化效应的称为Chroococcidiopsis的细菌的普遍存在，林加帕和她的团队得出结论，岩石漆是由这些细菌留下的。
对于韦伯来说，他总是喜欢一个关于锰的项目——“我已经成为一个锰爱好者有一段时间了”——而且这个项目恰逢SSRL在X射线光谱学方面的进步。他说，X射线束尺寸的改进使研究人员能够更细致地描绘岩石漆的画面，其他改进确保他们可以在不损坏样本的情况下仔细观察样本。“我们总是在调整和微调事情，我认为这是一个可能在5或10年前不可行的项目的正确时机。”