宇宙中的有机物和生命起源

更新时间:2019-9-1 | 烈火科技 | 作者:牛牛

现在的理论普遍认为宇宙始于大爆炸,不久之后,夸克形成了质子和中子,进而形成了原子。在接下来的大约15亿年里,重力使这些元素形成了巨大的星云,最终形成了恒星和行星。其他元素是通过这些恒星内部的核聚变形成的,核聚变最终会爆炸或脱落元素,将更重的物质散布到各处。

如今,宇宙大约有5%是由原子组成的,另外的是暗物质和暗能量,在这5%中,氢和氦原子构成了大部分。剩下的0.1%有一半是氧原子和四分之一的碳原子。也就是说,所有其他元素只占0.025%,其中包括0.0005%的氯。

宇宙中的有机物和生命起源关系

然而令人惊讶的是,如果我们看看在太空中、在恒星周围和星际介质中发现的大约200个分子列表中,有机分子(大致上是指那些含有碳的分子)占主导地位。它们的大小从太空中发现的第一个甲基炔(1937年为CH)到迄今为止发现的最大分子C70巴基球(2010年),包括醇类、原始糖、氨基酸等。

由此可见,碳在化学键合中的多功能性推动了宇宙化学的复杂性。它也是我们现在已知生命所必须的。现在,我们依然以每年四种的速度在太空中发现新的化学物质。然而2017年一种有机卤素分子氯甲烷(CH3Cl)的发现引起了科学家的兴趣。

因为一氯甲烷或其他有机分子似乎可能在恒星和行星形成过程中幸存下来,并被保存在彗星和柯伊伯带物体等冰冷的物体上。接下来合乎逻辑的问题是,彗星是否可以通过撞击将有机分子完整地运送到类地行星上。然而,已经发现某些有机星尘的结构与陨石中发现的复杂有机化合物相似,而陨石是早期太阳系的残留物。

这些发现提高了恒星用有机化合物丰富早期太阳系的可能性,因为早期的地球受到彗星和小行星的猛烈撞击,这些撞击就有可能携带有机星尘。不过,这些被运送的有机化合物是否在地球上生命的发展中扮演任何角色仍然是一个悬而未决的问题。

宇宙其他地方存在生命的可能性

当我们想到太空中的有机分子,特别是像氨基酸和单糖这样的前生物分子时,我们的思维不可避免地转向更广阔宇宙是否中存在生命。唯一已知的生命例子是在我们的星球上发现的,当然,我们这代科技人面临的一个重大问题是,我们是否可能在其他地方发现生命迹象,尤其是智慧生命。

此前,旅行者号任务背后的团队在一部名为《最远的地方》的纪录片中提出了这个问题。所有这些发现都是肯定的,即生命一定存在于宇宙的其他地方,另外,从统计数据来看,这也是极有可能的。然而,有许多关键因素可以发挥作用,其中巧合的时间尺度可能至关重要,因为在宇宙历史上属于我们的短暂时期会与另一个种族的短暂时期重叠吗?

这个可能是令人绝望的,对于宇宙的时间尺度,我们实在是太短暂了,而从地球生命发展来看,所有生命都是有周期的。

有机化合物不等同于生命

我们一定要小心,不要把“有机分子”等同于“生命”,因为宇宙中绝大多数有机分子是由非生物形成途径产生的,不会导致起源。香港大学的孙国教授和张勇博士2011年的研究表明,宇宙中常见的有机物质中含有芳香族(环状)和脂肪族(链状)的混合物。

这些化合物非常复杂,其化学结构类似于煤和石油。由于煤和石油是古代生命的残余,此前人们普遍认为这类有机物只存在于生物体中。他们通过红外空间天文台和斯皮策太空望远镜的观测,对光谱进行分析,证明即使没有生命形式存在,复杂的有机化合物也可以在太空中合成,只要条件合适。

最后我们应该记住,天文探测只是整个宇宙图景的一部分。他们依靠精确而详细的实验室光谱,或密集的计算。但这要理解潜在的天体化学方面,绝对只是冰山一角,比如一种化学物质是如何在太空中形成的?它是如何被摧毁的?它能活多久?它能告诉我们它存在的条件是什么?

所有这些都需要更具挑战性的实验和全面的化学模型和数据库来充分揭示,不过人类对生命起源的问题探索不会停止。或许不久的将来我们真的能知道上帝是怎么想的,是怎如何创造这个世界的! 烈火科技

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责任编辑:雷雨

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