探索生命起源化學(xué)物質(zhì) 尋找外星物種

據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，關(guān)于生命的定義有100多種，一些專家表示，生命需要細(xì)胞，部分專家聚焦于研究生命的某些特征，例如：適應(yīng)環(huán)境、能量使用和繁殖能力等。騾子，是驢和馬雜交的后代，它們同樣擁有細(xì)胞組織，會(huì)消耗能量，雖然它們不能繁殖后代，但能夠正常存活。

事實(shí)上，構(gòu)成生命的事物很復(fù)雜，而當(dāng)我們?cè)噲D找出其他星球上的生命是如何形成的時(shí)候，情況就變得更加復(fù)雜了。美國(guó)宇航局科學(xué)家對(duì)生命的定義是一種自我維持的化學(xué)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)達(dá)爾文式的進(jìn)化。

這意味著什么呢？

達(dá)爾文進(jìn)化論認(rèn)為，世代繁衍生息的生物會(huì)對(duì)自己所在環(huán)境做出反應(yīng)，最終產(chǎn)生新物種。以我們?nèi)祟悶槔覀兪菑倪h(yuǎn)古靈長(zhǎng)類動(dòng)物進(jìn)化而來(lái)，而靈長(zhǎng)類動(dòng)物又從其他哺乳動(dòng)物進(jìn)化而來(lái)，如果追溯至久遠(yuǎn)時(shí)期，你會(huì)發(fā)現(xiàn)人類的最早祖先是單細(xì)胞生物。

從遠(yuǎn)古單細(xì)胞進(jìn)化至完全成熟的現(xiàn)代人類，該過(guò)程與人類的基因密切相關(guān)，這也是所定義的生命化學(xué)部分。

生命能夠發(fā)生進(jìn)化，是因?yàn)槲覀冇邢鄬?duì)穩(wěn)定、代代相傳的遺傳密碼，它們隨著時(shí)間的推移發(fā)生微小變化。我們使用DNA、RNA和蛋白質(zhì)的混合物來(lái)運(yùn)行這個(gè)自維持化學(xué)系統(tǒng)，這意味著我們能夠做一些事情，例如：代謝食物、愈合傷口、繁殖后代——傳遞我們的DNA。

其他星球上發(fā)現(xiàn)的生命會(huì)采用類似人類的遺傳物質(zhì)嗎？還是會(huì)有一個(gè)完全不同的系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)繁殖和進(jìn)化？

但是地球上的生命形式告訴我們?nèi)绾卧诘赝庑乔驅(qū)ふ夷軌蛟杏幕瘜W(xué)元素，碳、氮、氫、氧、硫和磷是構(gòu)成生命分子的基本元素，它們可以構(gòu)成DNA、RNA、脂肪和蛋白質(zhì)的氨基酸。

除了它們對(duì)現(xiàn)今生命的重要性之外，這些元素令人難以置信的是，大約在40億年前，它們可能是生命最初誕生時(shí)的全部必要條件。早在1953年，化學(xué)家斯坦利·米勒和哈羅德·尤里就驗(yàn)證了一個(gè)理論，即早期的地球和木星一樣，是一個(gè)富含氫的環(huán)境，其間發(fā)生了一些事情，使簡(jiǎn)單的化合物發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生更復(fù)雜的化合物。

他們將氣體和水的混合物密封在一個(gè)相互連接的燒瓶系統(tǒng)中，然后他們對(duì)其進(jìn)行加熱，用電流模擬閃電電擊它們，一周之后，他們?cè)谒邪l(fā)現(xiàn)了氨基酸分子。這樣的氨基酸分子不能與生命發(fā)生直接聯(lián)系，它們無(wú)法自繁殖和進(jìn)化，但它們構(gòu)成了蛋白質(zhì)，所以這仍是邁向生命概念的重要一步。

科學(xué)家認(rèn)為，類似的生命進(jìn)化過(guò)程很有可能正在發(fā)生，或者已經(jīng)發(fā)生在其他星球上。

科學(xué)家在落到地面上的隕石中發(fā)現(xiàn)了氨基酸，近年來(lái)科學(xué)家一直致力于收集小行星和其他天體的表面樣本，以探索尋找生命化學(xué)的相關(guān)痕跡。2013年，美國(guó)宇航局“好奇號(hào)”火星探測(cè)器在火星土壤中檢測(cè)到有機(jī)化合物，或許數(shù)十億年前，類似地球上發(fā)生的生命進(jìn)化事件也在火星上發(fā)生過(guò)。

對(duì)于那些人類無(wú)法用探測(cè)器勘測(cè)或者采集樣本的遙遠(yuǎn)行星，科學(xué)家們正在利用光來(lái)嘗試發(fā)現(xiàn)它們大氣層中可能存在的化學(xué)物質(zhì)，并以此為基礎(chǔ)來(lái)預(yù)測(cè)是否可能存在生命。

他們的工作原理是這樣的：當(dāng)一顆行星運(yùn)行至恒星前方時(shí)，恒星釋放的一小束光穿過(guò)該行星大氣層，大氣中的化學(xué)物質(zhì)決定了哪些波長(zhǎng)被吸收，哪些不被吸收。通過(guò)使用強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡測(cè)量恒星光線的變化，研究人員可以預(yù)測(cè)該行星存在哪些化學(xué)物質(zhì)。

2020年秋天，科學(xué)家利用該方法在金星大氣層中發(fā)現(xiàn)磷化氫，此類發(fā)現(xiàn)很難復(fù)制，并且部分科學(xué)家對(duì)該發(fā)現(xiàn)仍存有爭(zhēng)議，科學(xué)家發(fā)布金星大氣層存在磷化氫的消息時(shí)，一些科學(xué)家非常興奮欣喜，因?yàn)榈厍蛏系牧谆瘹渫ǔＪ怯苫罴?xì)菌產(chǎn)生的。

或許科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的金星大氣層中的磷化氫是由某種金星細(xì)菌產(chǎn)生的，也可能來(lái)自完全無(wú)關(guān)的無(wú)生命物質(zhì)。金星不可能存在生命的另一個(gè)原因是金星非常干燥，在地球上，沒(méi)有水，維持生命的化學(xué)過(guò)程就不會(huì)發(fā)生。

地球早期可能就已存在分子，分子和環(huán)境的深入分析有助于理解分子如何結(jié)合在一起，以及如何發(fā)生繁衍進(jìn)化，以化學(xué)家斯坦利·米勒和哈羅德·尤里的方式產(chǎn)生的分子可以在水中自組裝，形成類似RNA的結(jié)構(gòu)。

因此，科學(xué)家認(rèn)為有水的行星最有可能支持生命是有道理的，一顆行星表面有流動(dòng)的水，它需要與主恒星保持適當(dāng)?shù)木嚯x。如果一顆行星距離它太近，它的溫度就會(huì)升高，導(dǎo)致任何水分蒸發(fā)，如果它距離恒星太遠(yuǎn)，就會(huì)太冷，以至于任何水都會(huì)結(jié)冰。

行星與主恒星保持一定距離，且行星表面存在流動(dòng)水，該行星所處范圍被稱為宜居帶，它與恒星距離不太近，也不太遠(yuǎn)。

地球是太陽(yáng)系中唯一的宜居帶行星，但一些衛(wèi)星和類似冥王星的矮行星在冰凍表面之下也存在海洋，可使微生物和魚(yú)類生物存活。所以地球生命也許不是太陽(yáng)系唯一的生命種群，即使我們是唯一的太陽(yáng)系生命種群，我們也不必過(guò)于悲觀，自1992年以來(lái)，科學(xué)家已發(fā)現(xiàn)4000多顆系外行星，它們都是太陽(yáng)系之外的行星，其中包含著類地行星，或許未來(lái)會(huì)發(fā)現(xiàn)潛在的生命形式。

在我們有生之年的認(rèn)知范圍內(nèi)，系外行星的發(fā)現(xiàn)對(duì)我們關(guān)于宇宙其他區(qū)域存在生命的可能性產(chǎn)生巨大影響，我們現(xiàn)在知道地球之外存在著成千上萬(wàn)顆地外行星，其中一些可能適合生命存在。

探索發(fā)現(xiàn)其他恒星宜居帶內(nèi)類地行星，可能是我們探測(cè)地外生命的最佳時(shí)機(jī)，至少現(xiàn)在是這樣的，相信未來(lái)我們能在這樣的行星上發(fā)現(xiàn)某種神秘生命。

隨著時(shí)間的推移，我們只會(huì)對(duì)生命起源所必需的化學(xué)物質(zhì)產(chǎn)生更多認(rèn)知了解，我們探索和關(guān)注最有可能與生命相關(guān)的化學(xué)物種的能力將不斷提高。