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氮氧分子现身土卫二 借此寻找生命还差得远

科普小知识2022-03-09 12:16:54
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强大的热液喷口从地下喷出物质,这些物质与地下水混合,并释放成水蒸气和冰粒。

这不是地球上某处的火山爆发,而是土星遥远的卫星土卫二上的一幕。更令人惊讶的是,科学家通过观察数据得出结论:在土卫二的冰粒中发现了含氮和氧的化合物,这是地球上氨基酸的重要组成部分。最近,《皇家天文学会月报》报道了德国柏林*大学研究小组的研究成果。

这一发现无疑使人们认为,对于地球上的生命来说,氨基酸是生命的基石,而这次发现的两个分子是氨基酸化学反应的一部分。那么,这是否意味着土卫二可能会诞生新生命?专家如何看待这些发现?

“翅膀”在地下海洋中生长

土星是太阳系八大行星之一。从远处看,土星有一个美丽的光环,它实际上由许多小物体组成,包括许多大大小小的卫星。目前,已经发现了82颗土星卫星,最著名的土卫六甚至有大气层。

与土卫六相比,土卫二并不突出。它的大小只有土卫六的十分之一,表面覆盖着厚厚的积雪。科学家认为在土卫二的冰壳下有一个巨大的地下海洋,其水量是地球海洋的两倍多,水是支持生命存在的最基本条件。

1997年,人类发射了土星探测器卡西尼号。卡西尼号在飞过土卫二时捕捉到了巨大的羽流——这些羽流实际上是从土卫二的地壳裂缝中喷射出来的。

这些羽状物来自土卫二深海底部的热液喷口。从这些喷口喷出的物质最终会变成冰和水蒸气的小颗粒。

卡西尼号多次飞越“羽毛”,使用宇宙尘埃分析仪、离子和中性质谱仪进行探测。在卡西尼传回的数据中,德国柏林*大学的研究小组取得了惊人的发现。

“我们发现了更小、更易溶解的有机结构单元——可能是氨基酸和地球上其他生命必需成分的最初形式。”该论文的合著者Jon hillier说。

这项研究揭示了在土卫二的地下海洋中有大量的活性物质,为寻找土卫二上的生命迹象带来了曙光。“如果条件合适,来自土卫二地下海洋的分子可能会有和我们在地球上看到的一样的反应过程。我们仍然不知道地球以外的生命是否需要氨基酸,但是找到这些组成氨基酸的分子是解开这个谜团的重要一环。”团队负责人诺伊尔·卡瓦加说。

生活“实验”不是那么容易的

这些有机化合物是氨基酸的主要成分。那么,它的存在是意味着土卫二上有生命,还是能孕育生命?几位中国科学家给出了几乎否定的答案。

南京大学天文与空间科学学院的张辉教授认为这是一个预期的发现。早在20世纪,星际大分子就已被发现。氢和氦以外的化合物存在于原恒星盘中是很正常的。碳、氮和氧等元素可以在恒星核反应中形成,通过超新星爆炸扩散到星云中,然后形成第二代和第三代恒星,其中将包含这些元素。在一定的温度和光照下,甲烷、二氧化碳和氨等化合物通过一系列光化学反应形成,这是一个自然过程。

“我们甚至可以在太阳系以外的行星大气中找到水蒸气。但这离可居住的星球还有很长的路要走。”张辉说,这些有机分子的发现提供了生物存在的可能性,应该乐观但要谨慎。

中国科学院国家天文台的研究员郑永春也说,人类在陨石和彗星中发现了复杂的有机化合物,包括氨基酸和核苷酸。“这些有机化合物并不意味着那个星球上有生命,因为生命需要有机化合物,但有机化合物不一定是由生命活动形成的。”

郑永春告诉记者,地球上的生命是起源于自身的有机物还是来自外层空间仍在争论之中。从现在起,只有在像地球这样温暖适宜的环境中,有机化合物才能发展成生命。在像土卫二这样的星球上,生命不可能发展。

尽管人类早就知道什么是生命,现代科学技术水平也在不断提高,但迄今为止还没有人能够在实验室里合成生命中国科学院南京地质古生物研究所研究员、现代古生物学与地层学国家重点实验室主任袁勋说:“即使在土卫二上发现氨基酸,也不足为奇。从有机化合物到生命是一个非常复杂而漫长的过程。”

氮氧分子现身土卫二 借此寻找生命还差得远

氮和氧分子出现在土卫二上,发现生命仍然远远不够。

地球上早期生命的起源确实与氨基酸有关,但是仅仅氨基酸是不够的。蛋白质、嘌呤、嘧啶和其他物质都是生命的组成部分。"最重要的是把它们放在一起形成生命."袁迅来说:“这是非常偶然的,而且概率比中彩票要低得多。”

袁训来认为,地球上生命的出现是一个漫长的过程。在至少2亿到4亿年的时间里,大自然一直在反复尝试将这些物质结合起来,最终“成功地测试”并组装了生命。这样看来,外层空间的有机化合物似乎想进化成生物,而它们缺少的不是原材料,而是运气。