科学家们获得了新的证据,证明地球上生物生命起源所必需的基本有机分子来自外太空。在地球上的化石中,在 37 亿年前的地层中发现了细胞有机物的迹象——几乎是在它冷却到安全水平之后。在这种情况下,细胞生命就没有时间从普通的化学元素进化而来。需要简单的有机分子,显然来自太空。
在红外范围内物体的分子云片段。图片来源:ESA
科学家们早就记录了星际空间中存在复杂的有机分子(碳和氢的化合物)。一般来说,这是一类所谓的多环芳烃 (PAH),由数十个原子组成的环状化合物。有趣的是,以前该理论并没有假设星际空间中存在比两个原子的化合物更复杂的分子。科学认为,电离辐射,尤其是在恒星形成区域,可以稳定地破坏复杂分子。随着射电天文学的出现,PAH 分子开始无处不在,但仍然存在一个问题。
在红外和无线电范围内,地面科学已经学会了区分大的 PAH 分子。与此同时,生物生命起源的过程需要更简单的分子。特别是,例如,需要检测芘,这是最小的 PAH 分子之一,仅由 26 个原子组成。比利牛斯半岛在恒星形成区中年轻恒星的密集电离辐射中很难存活,但在射电波长中也无法检测到。然后科学家们走上了一条不同的道路。
众所周知,芘与氰化物结合生成氰基芘(1-氰基芘,C17H9N)。氰基芘可以被射电望远镜完美地检测到,并且知道氰化物的分布和比例,就可以计算出所研究的太空区域中芘的预期量。
芘分子(甚至原子是碳,白色原子是氢)。图片来源: 维基媒体
科学家们研究了离地球最近的恒星形成区域——金牛座分子云,它距离地球 450 光年。为这团寒冷的星际气体和尘埃云计算的芘体积超出了所有可以想象的预期。尽管这个区域有许多新生恒星,而且它们的形成过程并没有停止,但芘是生物生命起源的基本“基石”之一,这里很丰富。这意味着它将在未来的行星上大量定居,并且很可能大量存在于后来成为太阳系的尘埃和气体云中。
顺便说一句,在小行星 Ryugu 的样本中发现了芘,这是它在寒冷的星际物质云中存在的另一个证据。这一新发现略微加强了生命起源于地外生命的假设,至少在基本有机分子的水平上是这样。