小行星存在氨基酸≠找到外星人

馬俊 陳山

日本小行星探測(cè)器發(fā)現(xiàn)了什么

日本“隼鳥2號(hào)”小行星探測(cè)器于2014年12月3日發(fā)射升空，它的目標(biāo)是對(duì)近地小行星“龍宮”進(jìn)行探測(cè)并采樣返回。2018年6月27日，“隼鳥2號(hào)”成功在“龍宮”表面著陸。在經(jīng)過(guò)一年半的調(diào)查和采樣后，探測(cè)器與小行星分離并返回地球。2020年12月，研究人員在澳大利亞沙漠回收了樣本艙。

共同社6日稱，日本文部科學(xué)省宣布：“隼鳥2號(hào)”探測(cè)器從“龍宮”小行星上帶回的樣本中，含有20多種與生命活動(dòng)密切相關(guān)的氨基酸。今后，研究團(tuán)隊(duì)會(huì)將相關(guān)詳細(xì)數(shù)據(jù)以論文的形式公開發(fā)表。針對(duì)此事，長(zhǎng)期從事天體生物研究的日本橫濱國(guó)立大學(xué)名譽(yù)教授小林憲正表示：“這是劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)。這些氨基酸可能與地球生命誕生存在關(guān)聯(lián)。此次發(fā)現(xiàn)表明氨基酸在宇宙中并不特殊，是相當(dāng)普遍的存在。”

美國(guó)“太空”網(wǎng)站8日對(duì)此事進(jìn)行了更詳細(xì)的分析。報(bào)道稱，人類對(duì)太空中存在氨基酸等有機(jī)物的猜測(cè)由來(lái)已久，此前也曾在掉落在地面的隕石中發(fā)現(xiàn)過(guò)微量氨基酸。但外界一直有質(zhì)疑認(rèn)為隕石可能是被地面有機(jī)物污染，而且由于隕石在穿過(guò)大氣層時(shí)大部分會(huì)被燒掉，也無(wú)法準(zhǔn)確衡量其中的氨基酸含量。而這次“隼鳥2號(hào)”帶回的樣本是直接取自小行星表面的地下物質(zhì)，基本沒(méi)有受到陽(yáng)光、宇宙射線和風(fēng)化影響。而且它是被直接帶回來(lái)的，整個(gè)研究工作也沒(méi)有暴露在外界空氣中，可以徹底排除氨基酸是來(lái)自地球的可能性。所以，它是首次直接證明了地球外存在有機(jī)化合物。

“太空”網(wǎng)站稱，從“龍宮”帶回的樣本使科學(xué)家能檢測(cè)太陽(yáng)系誕生時(shí)有機(jī)物的存在情況。“這顆小行星是我們研究過(guò)的太陽(yáng)系最原始的組成部分之一。”目前科學(xué)界主流的觀點(diǎn)認(rèn)為，最初由氣體和塵埃云形成的“太陽(yáng)星云”，約46億年前在引力作用下凝結(jié)、旋轉(zhuǎn)并收縮形成如今的太陽(yáng)系，其中質(zhì)量最大的中心就成為太陽(yáng)。而“龍宮”被認(rèn)為是與太陽(yáng)系同步誕生，由于它的表面沒(méi)有其他地質(zhì)活動(dòng)，保留了大量太陽(yáng)系誕生初期的信息。此前已經(jīng)證明“龍宮”存在水，如今又發(fā)現(xiàn)氨基酸的存在，這對(duì)進(jìn)一步研究類似的小行星是否普遍存在有機(jī)物具有令人興奮的意義。北海道大學(xué)地球科學(xué)教授尤本久吉表示，這些富含水和有機(jī)物的小行星，可能是數(shù)十億年前的新生地球出現(xiàn)生虞的原因之一。印度NDTV網(wǎng)站也表示， 這一發(fā)現(xiàn)增加了在其他行星上發(fā)現(xiàn)氨基 酸的機(jī)會(huì)，并將材K戰(zhàn)“其他星球沒(méi)有生 命”的理論。

日本的這個(gè)發(fā)現(xiàn)也迅速引起網(wǎng)民的熱烈討論，不少人在相關(guān)報(bào)道下方留言“外星人是否真的存在？”不過(guò)“太空”網(wǎng)站提到，現(xiàn)在就宣布“我們?cè)谔罩胁⒉还聠巍笨赡転闀r(shí)過(guò)早。首先，“隼鳥2號(hào)”僅帶來(lái)了5.4克小行星樣本，而“龍宮”只是無(wú)數(shù)小,行星之一。而且相關(guān)論文還沒(méi)有同行評(píng)議的結(jié)果,，需要更多研究。但至少有一點(diǎn)可以肯定的是，“地球之外還有其他生命的可能性增加了一點(diǎn)”。

值得一提的是，除了日本之外，美國(guó)航空航天局（NASA）也在展開類似探測(cè)。NASA的“奧西里斯-Rex”探測(cè)器已成功從“貝努”小行星上采取了樣本，探測(cè)器將于明年返回地球。它們將對(duì)“宇宙生命之源”提供更多線索。▲

“生命起源于地球”假說(shuō)受挑戰(zhàn)

“龍宮”小行星樣本發(fā)現(xiàn)氨基酸的消息在全球引起熱議的重要原因之一，是它可能挑戰(zhàn)了“生命起源于地球”假說(shuō)。美國(guó)《技術(shù)時(shí)報(bào)》　網(wǎng)站8日稱，由于小行星遍布整個(gè)太陽(yáng)系，如果它們普遍攜帶有氨基酸等與生命相關(guān)的有機(jī)物，那么這足以對(duì)地球生命的起源學(xué)說(shuō)產(chǎn)生重大影響。

關(guān)于生命到底是從哪里起源的，除了形形色色的“神創(chuàng)論”之外，科學(xué)界認(rèn)可度較高的主要分為兩大類假說(shuō)：“化學(xué)進(jìn)化說(shuō)”和“宇宙胚種說(shuō)”。其中“化學(xué)進(jìn)化說(shuō)”主張生命起源是原始地球條件下，從無(wú)機(jī)到有機(jī)、由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的一系列化學(xué)進(jìn)化過(guò)程。

最初的“化學(xué)進(jìn)化說(shuō)”認(rèn)為地球生命起源于被稱為“有機(jī)湯”的原始海洋。20世紀(jì)20年代,'蘇聯(lián)生物化學(xué)家奧巴林提出假想：許多碳基化學(xué)物質(zhì)溶解于原始海洋中，它們相互反應(yīng)，形成越來(lái)越復(fù)雜的物質(zhì)，逐步出現(xiàn)氨基酸等生物分子的基本組成單元，并最終形成有機(jī)物分子，也就是核酸和蛋白質(zhì)等“生命的基礎(chǔ)”。

1953年，美國(guó)化學(xué)家米勒首次通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這種假說(shuō)。他模擬原始地球的大氣成分，用氫、甲烷、氨和水蒸氣等通過(guò)加熱和火花放電，合成了多種氨基酸。繼米勒之后，許多通過(guò)模擬原始地球條件的實(shí)驗(yàn)，又合成出其他組成生命體的重要生物分子。1965年中國(guó)首次用人工方法合成牛胰島素，并證明它是具有完整生物活性的蛋白質(zhì)。

證明無(wú)機(jī)物在自然條件下能合成氨基酸等有機(jī)物的一系列試驗(yàn)，使“化學(xué)進(jìn)化說(shuō)”在20世紀(jì)后半葉大為流行。但科學(xué)家始終無(wú)法在模擬自然界的環(huán)境里，將氨基酸、核昔酸等生物小分子合成蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子。此外，蛋白質(zhì)起源問(wèn)題被認(rèn)為是“先有雞還是先有蛋”的悖論：合成蛋白質(zhì)所需的氨基酸本身離不開各種生物酶的作用；而酶本身就是蛋白質(zhì)。直到近年，科學(xué)界仍只是部分解答了這個(gè)難題。

“科學(xué)美國(guó)人”網(wǎng)站提到，“化學(xué)進(jìn)化說(shuō)”面臨的另一個(gè)難題是，人工合成蛋白質(zhì)等生牛分子時(shí)，需要濃度極高的有機(jī)物溶液，而原始海洋中的有機(jī)成分稀薄。更糟糕的是，這些構(gòu)成生命的基礎(chǔ)分子在水中容易分解。近年來(lái)，科學(xué)界又提出進(jìn)一步的假說(shuō)，認(rèn)為生命不是源于原始海洋，而是隕石撞擊坑或海底火山口等特殊環(huán)境。英國(guó)劍橋大學(xué)的約翰?薩瑟蘭教授就認(rèn)為，生命的基礎(chǔ)化學(xué)物質(zhì)需要強(qiáng)紫外線輻射才能形成，所處的水環(huán)境有時(shí)必須高度濃縮，甚至完全干燥。因此他主張生命起源于早期地球上密布的隕石撞擊坑。報(bào)道稱，美國(guó)“毅力”號(hào)火星車的著陸地點(diǎn)選擇在火星的杰澤羅隕石坑，很重要的原因之一就是PPSS希望在那里尋找到符合薩瑟蘭主張的“隕石坑孕育原始生命”的證據(jù)。德國(guó)杜塞爾多夫大學(xué)的地球化學(xué)家瑪?shù)倌?普賴納則主張，生命起源于海底的熱液?口，海水與巖石之間發(fā)生相互作用，提供化學(xué)能驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單的代謝循環(huán)，然后生成并利用---等化學(xué)物質(zhì)。

但到目前為止，這些假說(shuō)都還缺乏足夠的科學(xué)證據(jù)。▲

地球生命當(dāng)真來(lái)自太空嗎?

關(guān)于生命起源的“宇宙胚種說(shuō)”，是指生命來(lái)源于宇宙。這種假說(shuō)的最有利證據(jù)之一是，地球生命起源于約37億年前的共同祖先“露卡”（縮寫為L(zhǎng)UCA），而這個(gè)時(shí)間僅比太陽(yáng)系的形成晚了幾億年。與生命形成有關(guān)的大量復(fù)雜分子，是如何在短短幾億年的時(shí)間里從無(wú)到有地形成原始細(xì)胞？

非常合理的一種猜測(cè)是，生命所需的有機(jī)分子甚至生命本身，就跟隨無(wú)數(shù)的彗星和小行星在太空四處散播，地球生命源于40億年前撞擊地球的“天外來(lái)客”。早在19世紀(jì)就有人假想“有特殊外殼的微生物弛子在太空中飄蕩”，但隨后科學(xué)界發(fā)現(xiàn)太空存在的宇宙輻射足以殺死抱子，，早期“宇宙胚種說(shuō)”就此消亡。

但20世紀(jì)90年代以來(lái)，各國(guó)科學(xué)家相繼發(fā)現(xiàn)太空中存在有機(jī)物的證據(jù)，讓生命源自太空的想法重獲新生。《技術(shù)時(shí)報(bào)》稱，科學(xué)家對(duì)澳大利亞默奇森隕石樣本的分析研究發(fā)現(xiàn)，其中含有大量相對(duì)復(fù)雜的有機(jī)分子，包括能合成蛋白質(zhì)的氨基酸甚至更復(fù)雜的多肽。科學(xué)家在其他隕石中也陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了類似的有機(jī)物分子。

此外，天文學(xué)家借助先進(jìn)探測(cè)設(shè)備，證明宇宙中廣泛存在多種有機(jī)物。例如英國(guó)《自然?天文》雜志2021年刊發(fā)的論文顯示，西班牙天文學(xué)家在銀河系中心地帶附近的寒冷分子云中，發(fā)現(xiàn)了構(gòu)成生物細(xì)胞膜的重要分子︷-乙醇胺的光譜；研究人員認(rèn)為，大量氣體和塵埃之間的碰撞足以產(chǎn)生乙醇胺等復(fù)雜有機(jī)分子。隕石撞擊地球時(shí)可能將大量乙醇胺從太空轉(zhuǎn)移到地球，從而為地球早期生命的誕生提供了基礎(chǔ)。“它也表明生命在其他地方誕生的可能性，或許比我們之前認(rèn)為的要大。”

因此在日本從“龍宮”小行星獲得樣本之前，科學(xué)家就已經(jīng)確認(rèn)地球之外的確存在有機(jī)物，只是沒(méi)有拿到直接證據(jù)而已。2018年，美國(guó)麻省理工學(xué)院的一篇論文甚至推測(cè)，早在宇宙大爆炸之后的1.68億年，氨基酸、核甘酸和構(gòu)成生命的其他關(guān)鍵分子就已經(jīng)出現(xiàn)了，“它們比地球生命提早誕生了80億-90億年。

美國(guó)探索頻道稱，早期地球在41億到38億年前的“后期重轟炸期”，曾遭遇了大量小行星與彗星的持續(xù)撞擊，它們不但帶入了大量和生命相關(guān)的有機(jī)物，而且這種劇烈撞擊本身也能快速催生有機(jī)分子的轉(zhuǎn)化。

此外，歐洲航天局近年的研究證明，水熊蟲能在太空極端環(huán)境下存活10天以上，這種微生物頑強(qiáng)的生命力讓人聯(lián)想到，地球原始生命是否真的可能直接來(lái)自太空？　但“宇宙胚種說(shuō)”仍無(wú)法說(shuō)清楚宇宙中的有機(jī)物如何演化為生命。▲