隼鳥(niǎo)2號(hào)發(fā)現(xiàn)地外氨基酸，我們離地外生命還有多遠(yuǎn)？

接近龍宮小行星的隼鳥(niǎo)2號(hào)

前不久，日本科學(xué)家對(duì)“隼鳥(niǎo)2號(hào)”采集到的小行星“龍宮”上的巖石標(biāo)本進(jìn)行了分析，并在這份完全未被地球物質(zhì)污染的巖石中發(fā)現(xiàn)了氨基酸的痕跡。這個(gè)發(fā)現(xiàn)號(hào)稱(chēng)是“人類(lèi)首次在地球外確認(rèn)氨基酸的存在”。

而在今年年初，“嫦娥五號(hào)”攜帶的“月球礦物光譜分析儀”探測(cè)的結(jié)果也表明，月球上有原生的水存在（注意，并不是人們直接能喝的水，而是礦物中的水分子或是羥基，需要一定的化學(xué)反應(yīng)才能變成我們喝的水的那種水分子）。

這些發(fā)現(xiàn)似乎在向我們強(qiáng)調(diào)，無(wú)論是水還是氨基酸等生命必備的物質(zhì)，在宇宙中都廣泛存在。事實(shí)也確實(shí)如此，人類(lèi)在過(guò)去幾十年中對(duì)宇宙進(jìn)行了廣泛而深刻的研究。首先得到研究的自然是我們身邊的太陽(yáng)系。

在太陽(yáng)系中，人類(lèi)能夠發(fā)射探測(cè)器對(duì)系內(nèi)天體進(jìn)行近距離觀察，同時(shí)也能直接獲取天體上的巖石樣本（更多的是通過(guò)墜落到地球的隕石，目前只有極少數(shù)從天體上直接獲取的，從“龍宮”小行星上獲取的樣本即是一個(gè)例子）。對(duì)這些系內(nèi)行星的觀察表明，水在太陽(yáng)系是廣泛存在的，在太陽(yáng)系八大行星以及許多衛(wèi)星中，都有水的存在。

在水星、火星的極地或是隕石坑中發(fā)現(xiàn)了水冰;金星地表雖然高達(dá)472℃，但其大氣層中卻有水蒸氣;小行星帶中的諸多小行星可能在隕石坑陰影處有水冰，尤其是其中最大的小行星谷神星可能表面為水冰混合物，表面之下則可能為液態(tài)水;木星的大氣層含有水蒸氣，木衛(wèi)三地表有水冰，且極有可能在地下深處有一大片海洋;土星的大氣層含有微量水蒸氣，但土星環(huán)卻主要由水冰構(gòu)成，土衛(wèi)六的地表則富含水冰，且也可能存在液態(tài)水組成的海洋;冰巨星天王星和海王星均含有水冰，且其天衛(wèi)三泰坦尼亞和海衛(wèi)二均由水冰物質(zhì)地殼組成;矮行星冥王星表面被水冰覆蓋，且其地下100千米深處可能有一個(gè)地下海洋。

而從1970年代開(kāi)始，科學(xué)家們對(duì)隕石的研究就發(fā)現(xiàn)，許多隕石中都存在氨基酸，比如著名的默奇森隕石，這是一顆1969年墜落于澳大利亞的隕石，科學(xué)家當(dāng)時(shí)就發(fā)現(xiàn)其中包含有氨基酸，而后陸陸續(xù)續(xù)的研究在隕石中鑒定出來(lái)了14 000種分子化合物和70種氨基酸，還發(fā)現(xiàn)了嘌呤和嘧啶化合物——這些是組成RNA和DNA的成分。隨后，科學(xué)家在許多其他隕石中均發(fā)現(xiàn)了氨基酸、糖類(lèi)等有機(jī)物。

谷神星地下可能富含水

在許多隕石中都發(fā)現(xiàn)了氨基酸等有機(jī)物

在大爆炸之后，各種元素才逐漸形成

隨著人類(lèi)科技的進(jìn)步，科學(xué)家開(kāi)始發(fā)射探測(cè)器探測(cè)小行星和彗星等星體，并在這些天體上發(fā)現(xiàn)有機(jī)物的證據(jù)。比如2015年歐航局的菲萊探測(cè)器（Philae）在降落到彗星67P上時(shí)，其攜帶的彗星取樣與成分實(shí)驗(yàn)（COSAC）設(shè)備就發(fā)現(xiàn)在彗星上存在乙醛、甲胺、乙酰胺、異氰酸甲酯、丙醛、丙酮等16種有機(jī)化合物。

與此同時(shí)，當(dāng)科學(xué)家利用光譜儀觀測(cè)遙遠(yuǎn)的星際空間時(shí)，也不斷發(fā)現(xiàn)在這些星際空間中也廣泛分布著水蒸氣和有機(jī)物。比如對(duì)人馬座B2的分子云的檢測(cè)中，除了發(fā)現(xiàn)水蒸氣之外，還發(fā)現(xiàn)了豐富的醇類(lèi)化合物，包括甲醇、乙醇、乙烯醇等，此外還發(fā)現(xiàn)了甲酸乙酯，這是氨基酸的重要前體。

那么，為什么這些物質(zhì)如此廣泛地存在于宇宙中？它們是地外生命存在的證據(jù)嗎？其實(shí)這一切都是化學(xué)反應(yīng)的功勞。

這些物質(zhì)廣泛存在于宇宙空間的第一個(gè)因素是宇宙中氫、碳、氧等元素極為豐富。這些元素的豐富原因與大爆炸（Big Bang）有關(guān)。在大爆炸最初，宇宙中并無(wú)任何元素的存在，但隨著宇宙溫度的冷卻，質(zhì)子、電子和中子開(kāi)始結(jié)合在一起。最初形成的元素是大約75%的氫元素和25%的氦元素。

當(dāng)?shù)谝淮阈切纬珊螅械钠渌鼐蛇@兩種元素的核合成形成。形象來(lái)講，這個(gè)過(guò)程就類(lèi)似之前火過(guò)一陣的2048游戲，2+2=4，4+4=8，8+8=16……如此持續(xù)，直到形成最后的2048。放在核合成過(guò)程中，氫元素就是里面的2，氦元素就是里面的4，是最基礎(chǔ)的元素，它們不斷合成更重的元素。

隨著第一代恒星的死亡，這些元素被拋射到宇宙中，成為星際云的主要成分。而新一代的恒星就誕生于這些星際云中。大家基于直覺(jué)也能想象得到，在星際云中，越輕的元素越多，越重的元素越少。而無(wú)論是水，還是有機(jī)物，形成它們的元素都是比較輕的元素，比如氫、氮、碳、氧等。由于輕，這些元素在宇宙中本身分布就極為廣泛，這是宇宙中遍布水和有機(jī)物的元素基礎(chǔ)。

隨著第二代、第三代恒星的相繼誕生（太陽(yáng)就是第三代），星際云中的化學(xué)元素已經(jīng)極為豐富。這些星際云的中心會(huì)因?yàn)槲镔|(zhì)的聚集而壓力和溫度大增，形成恒星。剩余的星際物質(zhì)則會(huì)圍繞恒星運(yùn)動(dòng)。在運(yùn)動(dòng)中，它們會(huì)凝聚形成小的固態(tài)塵埃顆粒。

這些塵埃顆粒成分極為復(fù)雜，其中既包括我們地球上常見(jiàn)的組成巖石的硅酸鹽物質(zhì)，也包括二氧化碳、水蒸氣等各種氣體。這些氣體被恒星的光和熱驅(qū)趕到遙遠(yuǎn)的地帶，并因那里的溫度極低而冷卻形成冰?！@就是我們的外太陽(yáng)系行星、彗星、小行星等上面會(huì)發(fā)現(xiàn)大量冰的原因。

此外，組成巖石的硅酸鹽物質(zhì)中的化學(xué)成分也非常復(fù)雜，經(jīng)常包括羥基（OH），這些羥基會(huì)因?yàn)閹r石熔融、太陽(yáng)風(fēng)的影響等原因和氫離子結(jié)合形成水。其中巖石熔融是比較大的巖質(zhì)天體上水的主要來(lái)源之一。

最近中國(guó)科學(xué)家在月球上的發(fā)現(xiàn)證明了這一點(diǎn)。在今年1月的時(shí)候，科學(xué)家利用嫦娥五號(hào)采集到的數(shù)據(jù)分析出目前在月球巖石中依然存在一定的“水分”，相當(dāng)于1噸月壤中含水120克，1噸巖石中含水180克，到了今年6月中，科學(xué)家們則確定了這些“水分”的來(lái)源——大部分都來(lái)自巖石礦物中保存的羥基，比如羥基磷灰石等。而這已經(jīng)是月球誕生以后的40多億個(gè)年頭了，我們可以想見(jiàn)在它剛剛誕生，還是個(gè)巖漿球時(shí)，因化學(xué)反應(yīng)而形成的水量有多么巨大。

而在目前流行的理論中，宇宙中廣泛分布的有機(jī)物的形成也與水的形成類(lèi)似。NASA的科學(xué)家們推斷，在恒星形成后，光和熱將一些小的硅酸鹽顆粒和水冰驅(qū)趕到恒星外圍的冰冷區(qū)域。在這里，水冰以硅酸鹽為核心形成了一些無(wú)固定形態(tài)的冰粒，這被稱(chēng)為星際介質(zhì)（ISM）冰粒。

與此同時(shí)星云中的各種元素會(huì)在宇宙射線(xiàn)下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，首先會(huì)大量形成一種被稱(chēng)為多環(huán)芳烴（PAH）的簡(jiǎn)單有機(jī)物——其實(shí)就是一些碳原子構(gòu)成的環(huán)狀物質(zhì)。

這些多環(huán)芳烴在宇宙間游蕩時(shí)，會(huì)被多孔的冰粒捕獲，冰粒中的孔隙不僅為其提供了反應(yīng)場(chǎng)所，而且還會(huì)為其提供氧（O）、氫（H）、羥基（OH）等活性物質(zhì)。而一旦受到宇宙中各種射線(xiàn)的照射，多環(huán)芳烴就會(huì)與這些物質(zhì)，以及宇宙中存在的其他氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成不同的氨基酸以及堿基等其他有機(jī)物。

無(wú)論是水還是有機(jī)物，都是組成生命的必要成分，它們?cè)谟钪嬷袕V泛分布這一觀念已經(jīng)在科學(xué)界被廣泛認(rèn)可。但是從有機(jī)物到生命，其中還有很長(zhǎng)的一段路要走，發(fā)現(xiàn)了它們并不意味著發(fā)現(xiàn)了生命。

在現(xiàn)代的生命起源理論中，生命要從有機(jī)物中誕生，首先需要從簡(jiǎn)單的有機(jī)小分子變成有機(jī)大分子，然后有機(jī)大分子縮聚成多分子體系，多分子體系再相互組裝（比如脂質(zhì)膜變成球狀膜之后，蛋白質(zhì)、核酸等物質(zhì)再進(jìn)入膜中形成能夠自我復(fù)制的個(gè)體），這時(shí)候才算是誕生了生命。所以，發(fā)現(xiàn)了水和有機(jī)物，充其量只能算是發(fā)現(xiàn)宇宙中到處都是樂(lè)高積木塊。但它們要形成生命，就好像這些積木塊要在自然、無(wú)序的情況下自我組裝成一個(gè)有意義的形體——比如房屋、汽車(chē)等，這中間還有很漫長(zhǎng)的路要走。

不同多環(huán)芳烴的結(jié)構(gòu)示意圖

不過(guò)，既然在地球上能夠通過(guò)化學(xué)進(jìn)化誕生生命，而宇宙中的水和有機(jī)物又如此常見(jiàn)，說(shuō)不準(zhǔn)什么時(shí)候我們就能在某顆環(huán)境適宜的天體上與地外生命不期而遇了。