日本探測小行星的秘密（日本小行星探測器究竟發生了什麼）

2023-04-18 17:23:14 4

來源:環球時報

【環球時報報導 記者馬俊 環球時報特約記者 陳山】日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）近日宣布，在探測器「隼鳥2號」採集的小行星「龍宮」樣本中發現了20多種胺基酸，這是首次直接確認「在地球外存在胺基酸」。由於胺基酸是構成蛋白質的基本單位，也是探究地球生命起源的重要線索。科學界紛紛報導這個「劃時代的發現」，認為它很可能證明生命起源於地球之外，同時引起人們對於外星生命的廣泛猜想。

日本小行星探測器發現了什麼

日本「隼鳥2號」小行星探測器於2014年12月3日發射升空，它的目標是對近地小行星「龍宮」進行探測並採樣返回。2018年6月27日，「隼鳥2號」成功在「龍宮」表面著陸。在經過一年半的調查和採樣後，探測器與小行星分離並返回地球。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，日本文部科學省宣布：「隼鳥2號」探測器從「龍宮」小行星上帶回的樣本中，含有20多種與生命活動密切相關的胺基酸。今後，研究團隊會將相關詳細數據以論文的形式公開發表。針對此事，長期從事天體生物研究的日本橫濱國立大學名譽教授小林憲正表示：「這是劃時代的發現。這些胺基酸可能與地球生命誕生存在關聯。此次發現表明胺基酸在宇宙中並不特殊，是相當普遍的存在。」

美國「太空」網站8日對此事進行了更詳細的分析。報導稱，人類對太空中存在胺基酸等有機物的猜測由來已久，此前也曾在掉落在地面的隕石中發現過微量胺基酸。但外界一直有質疑認為隕石可能是被地面有機物汙染，而且由於隕石在穿過大氣層時大部分會被燒掉，也無法準確衡量其中的胺基酸含量。而這次「隼鳥2號」帶回的樣本是直接取自小行星表面的地下物質，基本沒有受到陽光、宇宙射線和風化影響。而且它是被直接帶回來的，整個研究工作也沒有暴露在外界空氣中，可以徹底排除胺基酸是來自地球的可能性。所以，它是首次直接證明了地球外存在有機化合物。

「太空」網站稱，從「龍宮」帶回的樣本使科學家能檢測太陽系誕生時有機物的存在情況。「這顆小行星是我們研究過的太陽系最原始的組成部分之一。」目前科學界主流的觀點認為，最初由氣體和塵埃雲形成的「太陽星雲」，約46億年前在引力作用下凝結、旋轉並收縮形成如今的太陽系，其中質量最大的中心就成為太陽。而「龍宮」被認為是與太陽系同步誕生，由於它的表面沒有其他地質活動，保留了大量太陽系誕生初期的信息。此前已經證明「龍宮」存在水，如今又發現胺基酸的存在，這對進一步研究類似的小行星是否普遍存在有機物具有令人興奮的意義。北海道大學地球科學教授尤本久吉表示，這些富含水和有機物的小行星，可能是數十億年前的新生地球出現生命的原因之一。印度NDTV網站也表示，這一發現增加了在其他行星上發現胺基酸的機會，並將挑戰「其他星球沒有生命」的理論。

日本的這個發現也迅速引起網民的熱烈討論，不少人在相關報導下方留言「外星人是否真的存在？」不過「太空」網站提到，現在就宣布「我們在太空中並不孤單」可能為時過早。首先，「隼鳥2號」僅帶來了5.4克小行星樣本，而「龍宮」只是無數小行星之一。而且相關論文還沒有同行評議的結果，需要更多研究。但至少有一點可以肯定的是，「地球之外還有其他生命的可能性增加了一點」。

值得一提的是，除了日本之外，美國航空航天局（NASA）也在展開類似探測。NASA的「奧西裡斯-REx」探測器已成功從「貝努」小行星上採取了樣本，探測器將於明年返回地球。它們將對「宇宙生命之源」提供更多線索。

「生命起源於地球」假說受挑戰

「龍宮」小行星樣本發現胺基酸的消息在全球引起熱議的重要原因之一，是它可能挑戰了「生命起源於地球」假說。美國《技術時報》網站8日稱，由於小行星遍布整個太陽系，如果它們普遍攜帶有胺基酸等與生命相關的有機物，那麼這足以對地球生命的起源學說產生重大影響。

關於生命到底是從哪裡起源的，除了形形色色的「神創論」之外，科學界認可度較高的主要分為兩大類假說：「化學進化說」和「宇宙胚種說」。其中「化學進化說」主張生命起源是原始地球條件下，從無機到有機、由簡單到複雜的一系列化學進化過程。

最初的「化學進化說」認為地球生命起源於被稱為「有機湯」的原始海洋。20世紀20年代，蘇聯生物化學家奧巴林提出假想：許多碳基化學物質溶解於原始海洋中，它們相互反應，形成越來越複雜的物質，逐步出現胺基酸等生物分子的基本組成單元，並最終形成有機物分子，也就是核酸和蛋白質等「生命的基礎」。

1953年，美國化學家米勒首次通過實驗驗證了這種假說。他模擬原始地球的大氣成分，用氫、甲烷、氨和水蒸氣等通過加熱和火花放電，合成了多種胺基酸。繼米勒之後，許多通過模擬原始地球條件的實驗，又合成出其他組成生命體的重要生物分子。1965年中國首次用人工方法合成牛胰島素，並證明它是具有完整生物活性的蛋白質。

證明無機物在自然條件下能合成胺基酸等有機物的一系列試驗，使「化學進化說」在20世紀後半葉大為流行。但科學家始終無法在模擬自然界的環境裡，將胺基酸、核苷酸等生物小分子合成蛋白質、核酸等生物大分子。此外，蛋白質起源問題被認為是「先有雞還是先有蛋」的悖論：合成蛋白質所需的胺基酸本身離不開各種生物酶的作用；而酶本身就是蛋白質。直到近年，科學界仍只是部分解答了這個難題。

「科學美國人」網站提到，「化學進化說」面臨的另一個難題是，人工合成蛋白質等生物大分子時，需要濃度極高的有機物溶液，而原始海洋中的有機成分稀薄。更糟糕的是，這些構成生命的基礎分子在水中容易分解。近年來，科學界又提出進一步的假說，認為生命不是源於原始海洋，而是隕石撞擊坑或海底火山口等特殊環境。英國劍橋大學的約翰·薩瑟蘭教授就認為，生命的基礎化學物質需要強紫外線輻射才能形成，所處的水環境有時必須高度濃縮，甚至完全乾燥。因此他主張生命起源於早期地球上密布的隕石撞擊坑。報導稱，美國「毅力」號火星車的著陸地點選擇在火星的傑澤羅隕石坑，很重要的原因之一就是NASA希望在那裡尋找到符合薩瑟蘭主張的「隕石坑孕育原始生命」的證據。德國杜塞道夫大學的地球化學家瑪蒂娜·普賴納則主張，生命起源於海底的熱液口，海水與巖石之間發生相互作用，提供化學能驅動簡單的代謝循環，然後生成並利用RNA等化學物質。

但到目前為止，這些假說都還缺乏足夠的科學證據。

地球生命當真來自太空嗎？

關於生命起源的「宇宙胚種說」，是指生命來源於宇宙。這種假說的最有利證據之一是，地球生命起源於約37億年前的共同祖先「露卡」（縮寫為LUCA），而這個時間僅比太陽系的形成晚了幾億年。與生命形成有關的大量複雜分子，是如何在短短幾億年的時間裡從無到有地形成原始細胞？

非常合理的一種猜測是，生命所需的有機分子甚至生命本身，就跟隨無數的彗星和小行星在太空四處散播，地球生命源於40億年前撞擊地球的「天外來客」。早在19世紀就有人假想「有特殊外殼的微生物孢子在太空中飄蕩」，但隨後科學界發現太空存在的宇宙輻射足以殺死孢子，早期「宇宙胚種說」就此消亡。

但20世紀90年代以來，各國科學家相繼發現太空中存在有機物的證據，讓生命源自太空的想法重獲新生。《技術時報》稱，科學家對澳大利亞默奇森隕石樣本的分析研究發現，其中含有大量相對複雜的有機分子，包括能合成蛋白質的胺基酸甚至更複雜的多肽。科學家在其他隕石中也陸續發現了類似的有機物分子。

此外，天文學家藉助先進探測設備，證明宇宙中廣泛存在多種有機物。例如英國《自然·天文》雜誌2021年刊發的論文顯示，西班牙天文學家在銀河系中心地帶附近的寒冷分子雲中，發現了構成生物細胞膜的重要分子——乙醇胺的光譜。研究人員認為，大量氣體和塵埃之間的碰撞足以產生乙醇胺等複雜有機分子。隕石撞擊地球時可能將大量乙醇胺從太空轉移到地球，從而為地球早期生命的誕生提供了基礎。「它也表明生命在其他地方誕生的可能性，或許比我們之前認為的要大。」

因此在日本從「龍宮」小行星獲得樣本之前，科學家就已經確認地球之外的確存在有機物，只是沒有拿到直接證據而已。2018年，美國麻省理工學院的一篇論文甚至推測，早在宇宙大爆炸之後的1.68億年，胺基酸、核苷酸和構成生命的其他關鍵分子就已經出現了，「它們比地球生命提早誕生了80億-90億年」。

美國探索頻道稱，早期地球在41億到38億年前的「後期重轟炸期」，曾遭遇了大量小行星與彗星的持續撞擊，它們不但帶入了大量和生命相關的有機物，而且這種劇烈撞擊本身也能快速催生有機分子的轉化。

此外，歐洲航天局近年的研究證明，水熊蟲能在太空極端環境下存活10天以上，這種微生物頑強的生命力讓人聯想到，地球原始生命是否真的可能直接來自太空？但「宇宙胚種說」仍無法說清楚宇宙中的有機物如何演化為生命。