构成生命的基本元素,是在地球上一点点拼凑出来的,还是在抵达地球之前,就已经在太空中经过了某种“分类整理”?那些长期被视为灾难象征的小行星和宇宙尘埃,又在生命起源这件大事中扮演了什么角色?
生命从何而来,这个问题或许比“先有鸡还是先有蛋”更让人头疼。近来的研究给出了一个颇具科幻色彩的答案:构成生命的部分原料,很可能早在太空中就已形成,再搭着小行星和宇宙尘埃的“顺风车”来到地球。这个答案的起点,要从人们对小行星的固有印象说起。
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长期以来,小行星常被看作悬在宇宙中的“定时炸弹”。它们一旦撞击行星,就可能带来毁灭性灾难,甚至让整个物种从地球上消失。
在浩瀚的太空中,这些游荡的岩石天体一直被视为毁灭的先兆。人们谈起小行星,联想到的往往是撞击坑、火球和大灭绝,很少把它们与“生命”二字放在一起。
不过,人类对小行星的态度并非只有恐惧。在一些神话传说里,划过天空的天体也曾与好运联系在一起,被赋予吉祥的寓意。
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而在科学家眼中,小行星始终是一个有待解开的谜:它们由什么构成,从哪里来,又在太阳系漫长的历史中留下了怎样的痕迹,这些问题长期没有确切答案。
一项新发现,正在改变人们对小行星的单一印象:它们或许不只会毁灭生命,也可能参与了生命的诞生。这些宇宙漫游者,可能关系到人类最根本的问题之一,即生命究竟是如何开始的。
如果这一思路成立,小行星就不再只是威胁的代名词,而可能是生命故事中不可缺少的一环。
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这项发现来自美国国家航空航天局(NASA)带回的小行星样本。执行任务的是OSIRIS-REx(奥西里斯-REx)探测器,采样对象是近地小行星本努(Bennu)。
探测器带回了121.6克尘埃和碎石,这是迄今在月球以外采集到的数量最多的天体样本,为研究早期太阳系提供了极为珍贵的一手材料。
样本中的证据显示,这类太空岩石有可能曾把生命的基本成分带到地球。这一结论动摇了人们对生命起源的既有理解,也被认为挑战了人类对自身存在的认识。
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过去,人们更习惯把生命看作地球自身环境的产物;如今,越来越多的线索提示,生命的原料或许有一部分来自遥远的太空。
研究人员在本努样本中找到了两类关键物质。第一类是盐类。这些盐是在液态环境中形成的,这种环境可能像湖泊,甚至可能是海洋。
换句话说,在这颗小行星或其母体的过去,很可能存在过相当规模的液态水,并在其中发生过化学反应,最终析出了这些盐类矿物。
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盐类本身并不等同于生命,但它们的形成条件非常重要。这说明,这些物质在演化过程中曾与液态水发生关系。
液态水通常被看作生命出现的重要条件之一,因此,这些在液态环境中析出的盐,为理解小行星物质的过去提供了线索,也让人们重新估量早期太阳系中“宜居环境”的分布范围。
第二类是有机分子。样本中含有的有机分子,正是地球上所有生命的核心组成部分。
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如果说盐类揭示了这些物质曾经所处的环境,那么有机分子则直接触及生命的物质基础。正是这类分子的出现,让本努样本从一份普通的岩石样品,变成了探讨生命起源的重要证据。
要理解这些有机分子为何重要,需要先弄清“有机化合物”是什么。有机化合物是含有一个或多个碳原子的化合物,这些碳原子通常与氢、氧、氮、硫等元素结合在一起。
碳原子能够与多种元素灵活成键,构成形态多样、结构复杂的分子,这正是它成为生命化学核心的原因。
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地球上的一切生命都以碳为基础,由有机化合物构成。其中包括氨基酸,生命用它来构建蛋白质;还包括核碱基,它们是遗传物质的重要组成部分。
也就是说,从组成生命的分子层面来看,有机化合物是不可缺少的“原材料”。本努样本中出现这类分子,意味着生命所需的部分基础原料,确实存在于这颗小行星的物质里。
在具体成分上,NASA从本努样本中检测到了14种氨基酸。氨基酸是蛋白质的基本构件,而蛋白质几乎参与了生命活动的每一个环节。
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一颗在太空中漂泊了漫长岁月的小行星,竟然保存着如此多种类的氨基酸,这本身就足以说明,生命所需的分子并非只能在地球上诞生。
而且,本努并不是孤例。在南极发现的微陨石,以及从Wild 2彗星和67P彗星采集的样本中,都显示出高浓度的有机物质,其中同样包括氨基酸。
来自不同天体、不同采集方式的样本指向同一个方向:在太阳系中,生命所需的有机原料可能远比人们想象的更为普遍。
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这项发现还需要放回太阳系早期的历史中去理解。在太阳系形成初期,包括地球在内的各个行星和许多卫星,曾不断遭受小行星和其他太空碎片的撞击。
这些天体并非“空手而来”,它们携带着水和多种化学物质,其中就包括有机化合物。那是一个混乱而剧烈的时代,也是物质大规模交换的时代。
把这些线索串起来,就能看到一条清晰的推理链:早期太阳系中,小行星频繁撞击行星;小行星物质中含有水,以及在液态环境中形成的盐和生命所需的有机分子;那么,这些撞击除了带来破坏,也可能把生命的基础成分送到了地球等天体表面。
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这正是“小行星可能为地球播下生命原料”这一观点的基本依据。更引人注目的是,最新研究还提出,宇宙尘埃在这一过程中可能不只是被动的“搬运工”。这些微小的尘埃颗粒还可能充当了“筛选员”的角色,只让特定的氨基酸登上这趟开往地球的单程列车。
也就是说,生命的基本元素在抵达地球之前,或许已在太空中经历了一番“分类整理”。
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有科学家对此解释说,人们早就认为地球上的水很可能来自小行星,因为在小行星上观测到水已经有很长时间了。而这次的样本告诉我们,被送到地球上的不只是水,还有一些构成生命的基础成分。这一判断,把小行星与地球的关系从“送水”进一步延伸到了“送原料”。
这位科学家还强调,这一过程不会只局限于地球,其他行星同样可能接收过这些物质。在早期太阳系那场持续的“撞击雨”中,地球只是众多被击中的天体之一。既然小行星曾广泛撞击各个行星和卫星,那么生命原料的投递,也很可能在许多地方同时发生。
这段解释包含两层意思。第一,它扩展了以往的认识。过去人们关注的重点主要是小行星与地球之水的关系,现在则进一步涉及生命的分子原料。
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从“水从哪里来”到“生命原料从哪里来”,研究的问题更深入了一步,也更接近生命起源的核心。
第二,它把视野从地球扩大到了更广阔的太阳系。如果早期太阳系中许多天体都曾受到小行星撞击,那么生命原料的输送就可能是一种较为普遍的现象,而不是地球独有的经历。这一视角让人们在思考地外生命时,多了一个重要的出发点。
倘若宇宙尘埃“筛选氨基酸”的设想得到进一步证实,那么地球早期接收到的,可能并不是杂乱无章的化学混合物,而是经过一定挑选的原料。这或许有助于解释,为何地球生命在分子组成上呈现出特定的偏好,也让“生命起源于太空”的讨论多了一个值得深究的细节。
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当然,需要分清已经发现的事实和由此提出的推断。已经确认的是,本努样本中含有在液态环境中形成的盐类,以及对地球生命至关重要的有机分子。
至于这些物质是否确实在地球生命的起源中发挥了作用、作用有多大,目前科学界使用的仍是“可能”这样的措辞,结论还有待更多证据支撑。
换句话说,这项发现为“生命原料来自太空”提供了有力证据,但并不等于已经证明地球生命就是由小行星直接带来的。这批样本的总量只有121.6克,却已揭示出如此多的信息。
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研究人员认为,能从这样一份来自早期太阳系的小样本中得到这么多发现,也说明未来还有大量内容值得研究。
科学家表示,通过研究这些保存着早期太阳系信息的小行星样本,人们可以更深入地了解自身的起源。后续研究主要指向两个问题:地球上的生命是如何起源的;在太阳系其他地方存在生命的可能性有多大,例如火星,以及木星和土星的一些卫星。
本努样本的价值,在于为回答它们提供了新材料和新方向。
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从被视为毁灭者,到被看作生命原料的潜在“快递员”,小行星的形象正在因这批样本而改变。它们曾在早期太阳系中频繁撞击行星,也可能在撞击中带去了水、盐和有机分子,而宇宙尘埃或许还在途中完成了对氨基酸的“分类整理”。
生命起源这个古老的问题,或许正能从这些远道而来的尘埃和碎石中,找到新的线索。
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