物理科技生物学-PHYICA

小行星尘埃如何帮助我们证明放荡的护士生命的原始成分可以在外层空间进化

天文学与空间 2021-10-31 00:01:17

奎尼·陈海珊《对话》 一个微小的小行星尘埃,被圈起来,只能用玻璃针来操纵

信用:ISAS·JAXA 科学家们早就知道维持生命需要某些成分,尤其是水和关键的有机化学物质,如碳

近年来,在巨大的小行星和其他天体上发现了这两种成分

但是,到目前为止,还没有任何基于外星样本的研究给出确凿的证据,来表明有机物质是如何以及何时在重力作用下抛向太阳系周围的岩石上形成的

与一组国际科学家一起,我的团队一直在分析从一颗这样的岩石中提取的一些微小粒子:一颗名为25143丝川的小行星

我们的研究发现,有机物质——生命的原始成分——已经在丝川的表面产生,并通过陨石和太空尘埃的撞击传递到那里

这是一个研究小组第一次证明有机物是在小行星上就地产生的,而且随着时间的推移,当其他有机物质撞击小行星表面时,这种有机物可能已经进化了

有了这些知识,我们可以推测地球表面化学在我们星球上第一次出现生命火花之前的几十亿年间的演变

样本收集 每天,有50至150块重量超过10克的陨石撞击地球表面

这些微小的岩石可能带有关于我们太阳系的化学线索,但是一旦它们进入我们的大气层——尤其是在它们撞击地球之后——它们就会被污染,扭曲并抹去它们带来的线索

这就是为什么太空任务已经开始直接从小行星以及彗星、月球和火星收集样本:检查没有被地球污染物污染的外星粒子

日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)早在2003年就发射了这样一个任务

隼鸟号的任务是前往近地小行星伊藤川,试图捕捉、储存和返回粒子,科学家可以检查这些粒子是否有维持生命所需的成分迹象

小行星“丝川”

信用:ISAS/JAXA 伊藤川被选中执行这项任务是因为它的轨道将使它更接近地球,就像隼鸟号宇宙飞船在2005年拦截它一样——尽管两年来饱受太阳耀斑和技术困难困扰的航天飞行,它还是成功地完成了这一壮举

在丝川上方20公里处进行了六周的远程观察后,隼鸟俯冲到小行星表面,在太空中以每秒超过25公里的速度飞行时进行了两次着陆

这些着陆俯冲类似于猎鹰俯冲去捕捉猎物

“隼”是猎鹰的日语单词,尽管它在这次任务中的猎物是小行星尘埃

尘归尘 货物安全装载后,隼鸟号于2010年带着数以千计珍贵的未被污染的尘粒返回地球

到2012年,这些粒子已经被仔细地分发给全世界的科学家

许多直径只有50微米,大约是人类头发直径的一半

分析粒子是一项精细的工作

我们只能用针尖把它们捡起来:粒子只靠静电粘在针上,一点点空气就能轻易地把粒子永远吹走

我们还需要绝对确保在研究过程中没有任何颗粒被地球污染

到目前为止,有机分析已经在不到十个丝川粒子上进行

这些研究发现了水和有机物

然而,在所有的案例中,作者都不确定他们发现的有机物和水的痕迹的确切来源:两者在技术上都无法与在陆地岩石中发现的区别开来

外星必然性 我们的粒子是不同的

绰号“亚马逊”,因为它的形状类似于南美洲,我们的粒子也包含有机物——但这一次,它的同位素特征明确地将其归类为外星人

当近距离观察时,我们的隼鸟粒子非常像南美洲

信用:陈莉敏,作者提供 我们还发现了证据,表明亚马逊的有机物来自两个来源:内源(在丝川上就地产生)和外源(在别处产生并输送到丝川表面)

那是因为我们在亚马逊发现了原始的、未加热的有机物以及石墨化的有机物,它们肯定被加热到了600摄氏度

这两种有机物都发生在相距仅10微米的地方

有趣的是发现丝川在过去经历过如此高的温度

这意味着,在遭受灾难性撞击并破碎成碎片之前,丝川一定属于一颗直径至少40公里的更大的小行星,其中一些碎片重新聚集在一起形成了丝川

被加热的有机物一定是来自一颗先前很大的小行星的非常热的内部,而未被加热的物质一定是后来从碳质陨石撞击或太空尘埃中沉淀到丝川的

丝川公司的水也发生了同样的情况:它在加热过程中失去了水分,在加热停止后又被外源水重新水合

古代地球 我们的发现清楚地表明,在亿万年的天体时间里,丝川以及太阳系中可能的许多其他小行星能够以不同的方式、在不同的条件下演化出水和有机物

有了这些新知识,我们可以推测生命发展之前地球自身的进化

如果天体岩石能够发展,甚至在数十亿年内分享它们的有机物质,正如我们在丝川所见证的那样,也许地球在我们宇宙中的特殊位置,承载着其他行星所没有的智慧生命,是类似天体相互作用的结果

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