More  

小編的世界 優質文選 自然

小行星上首次發現“有機物”。難道生命真是乘坐小行星穿越宇宙?


2021年3月10日 - 自然小編  
   

科技修仙EScat

優質創作者

地球誕生時的面貌和現在有巨大不同,雖然擁有海洋,但溫度很高。那時火山遍布,地表爬滿熔岩,空中隨時漂浮著火山灰。原始大氣稀薄,交加的雷電不時侵襲陸地,整個地球都曝露在強烈的紫外線之下。

幾百萬年過去,海洋中物質越聚越多,分子間互相影響,開始形成更複雜的物質。其中最重要的就是RNA和DNA。

最有力的證據就是米勒-尤裏實驗。

研究者為模擬原始大氣,將水、甲烷、氨、氫氣與一氧化碳密封於無菌狀態下的玻璃管於燒瓶內,並將其連結形成一個回路。裝置中的一個燒瓶裝著半滿的液態水,另一個則含有一對電極。

首先將液態水加熱促使其蒸發,進而產生水蒸氣,另一燒瓶的電極通電後產生電火花模擬閃電。水蒸氣經過電極之後,又再度凝結並重回原先裝水的燒瓶中,使實驗得以循環進行。

最終發現,約有10%到15%的碳以有機化合物的形式存在。其中2%屬於氨基酸,以甘胺酸最多。而糖類、脂質與一些其他可構成核酸的原料也在實驗中形成,但核酸本身,如DNA或RNA則未形成。

而且他的解釋能否成立,卻基於一個假設,就是地球的原始大氣是“還原性”,而非“氧化性”的。也就是說,當時的大氣需僅含有極微量的自由氧。

查爾斯·撒克斯頓《生命起源的奧秘:再評目前各家理論》一書指出:“如果當時有許多自由氧存在,氨基酸就不可能形成。”

然而在一個缺氧的環境,地球沒有臭氧層的保護。在強烈的紫外線照射下,DNA、RNA及蛋白質難以存在。假如有氧氣存在,其強烈的氧化能力也會破壞蛋白質等有機分子。所以只有海洋才有機會制造生命。

隨後深海熱液噴泉的發現,順理成章的讓深海煙囪起源論成為目前最流行、認同度最高的理論。

但分子生物學研究發現,蛋白質和遺傳物質存在嚴重的依賴關系。沒有蛋白質的參與無法完成DNA/RNA的複制和組合,沒有DNA/RNA攜帶的信息,蛋白質也就無從產生。這讓科學家陷入了“先有雞還是先有蛋”的死結。

不怎麼受歡迎的宇宙胚種論則認為,地球上最初的生命來自宇宙中其他星球。太空中的“生命胚種”隨著隕石或其他途徑跌落在地球表面,成為地球最初生命的起點。

不過宇宙胚種論有一些解釋不了的問題:

胚種從一個星球移動到另外一個星球可能需要千萬年的時間,在如此長時間的遷移中,生命是否還能夠存活?

暴露在無氧和宇宙射線的環境下持續千萬年,活的胚種是否能適應地球環境,繼續萌發?

生命的遷移總要有個源頭,最初的生命又是怎麼產生的?

現在,日本隼鳥號對糸川小行星的樣品采集返回任務對生命起源提供了新的證據。

糸川是石質的S型小行星。S型小行星是矽質(即石質)礦物組成的小行星,主要含有鐵和鎂-矽酸鹽。糸川小行星是繼小行星433(Eros)後,第二個有人造飛行器著陸的小行星,也是第一個被人類采樣,並成為第一個被帶回樣品的小行星。

經過數年的飛行,該探測器於2005年從小行星表面采集樣品,2010年返回地球後。

2010年11月16日,日本宇宙航空研究開發機構確認,在隼鳥號樣品返回膠囊內的其中一個隔室中收集到了多數樣本,使用掃描電子顯微鏡進行分析後,確定了約1500粒岩石顆粒。在進一步研究分析結果並比較了礦物成分之後,大多數礦物被認為是起源於地球之外,並且肯定來自小行星糸川。

根據日本科學家的說法,隼鳥號樣品的成分與隕石的相似之處大於地球上已知的岩石。它們的尺寸通常小於10微米。該材料與隼鳥號的遙感儀器中糸川小行星的化學圖相匹配。

不久前,一個國際研究團隊最近對2010年隼鳥號飛行任務從糸川小行星帶回的一種顆粒進行了深入分析。

他們認為,由於地球上的大多數隕石都來自像糸川這樣的S型小行星,因此了解它是否含有組成地球生命的重要成分,對判斷地球生命形成的條件很重要。

研究人員抽取了其中的一個灰塵顆粒,並對它的組成進行了詳細的分析,包括對其含水量的研究。隨後他們從中發現了各種碳質化合物,包括明顯地外起源的無序多芳族分子的跡象,以及石墨的結構。

這項研究表明,有機物質起源於小行星本身,而不是在碰撞過程中轉移的。與地球一樣,這顆小行星已經持續進化了數十億年,有機物是在數十億年的化學過程中自然形成。

簡單開腦洞

小行星上只是發現了有機物,僅僅組成生命的原料。據研究人員判斷,其有機物的形成過程應與原始地球的有機物形成過程類似。

可以確定的是,糸川小行星並非來自另一個生命搖籃,不是傳播生命種子的“飛船”。我們並不能確定是否有外星生命存在。

但著實令人意想不到的是,小行星上竟也能進化出構成生命的原料。原始地球的有機物真有一部分來自宇宙也說不定,讓人忍不住懷疑“簡單生命”的產生,是否真的需要苛刻的條件。而來自外太空的細菌,病毒,寄生蟲侵襲地球,在各類腦洞大開的影視作品中都有呈現。如果真能發生,歷史就要重寫了。