去年,科学家在银河系中心附近的分子云里发现大量乙烯醇分子,这将为研究宇宙空间复杂有机分子的形成机制乃至生命起源提供了新线索——
茫茫宇宙无边无际,地球不过是宇宙中的一颗星体。地球上有人,有生命,而地球以外有生命吗?
美国国家射电天文台与亚利桑那大学的科学家,于去年5、6月间用直径12米的射电望远镜在银河系中央附近的人马B2星云中发现了存在大量乙烯醇分子的证据。乙烯醇是参与地球上许多化学反应的一种重要复杂有机分子。它是已知的分子式相同但结构又不相同的3种稳定分子之一,另外两种为乙醛和环氧乙烷。
图为加州理工学院射电天文台
人们迄今已经在外层空间发现了125种分子,其中大多数是由于小分子或原子偶然相撞、聚集形成的。但这还不足以解释为什么会产生大量乙烯醇等复杂分子。
部分科学家认为,星际云里的尘土微粒可能起到反应容器和催化剂的作用。尘土微粒能吸引迅速移动的分子,使它们在微粒表面发生反应形成复杂分子。但是,这样形成的复杂分子将由于宇宙间的低温而被冻结在尘土微粒表面。把它们“敲”到星际空间中所需要的能量,也足以破坏复杂分子的化学键,使它们解体成为简单分子。美国国家射电天文台的科学家猜测,像人马B2这样的分子云位于年轻恒星诞生的区域附近,恒星辐射的能量可能使尘土微粒表面解冻,把复杂有机分子蒸发出去。
“地外细菌凝块”
2001年7月31日,一个由多国研究人员组成的小组宣布,他们已经找到了地球以外有生命存在的第一个证据——在地球上层大气中发现的地外细菌凝块。虽然这些来自太空的微生物与地球上的细菌十分相似,但科学家们认为,这些从地球大气的边缘提取空气样本中发现的活细胞不可能来自地球。
英国威尔士加的夫大学天文学家钱德拉 · 威克拉马辛哈教授指出:从距离地球表面41公里的高空——大大高于当地的大气对流顶层(距离地面16公里,在这一高度以上,低处的空气通常都不会向上运动)——提取的空气样本中有活细胞凝块存在。
威克拉马辛哈和一些印度科学家在上述科研活动中使用了印度空间研究组织安装在气球上的低温取样器,以便从大气同温层中提取空气样品和收集这些来自太空的细菌。在一种荧光染色剂的帮助下,科学家在空气样品中发现了活细胞,并根据它们的分布随高度而变化的事实,认为这些细菌来自外太空。
加的夫大学微生物学家戴维 · 劳埃德说,对来自太空的细菌进行了检查后证实,它们看起来与地球上常见的细菌十分相似,但是没人可以解释它们是怎么跑到那么高的地方去的。这些细菌可能是“搭乘”火箭或者卫星进入太空的,或者它们可能真的来自另一颗行星。
劳埃德曾经试图培养这些细菌,但到目前为止还没有取得成功,他说,“这是人类第一次得到暗示:我们也许可以找到证据证明其他行星上有生命存在。”威克拉马辛哈相信,这些来自太空的细菌为胚种论提供了有力的支持。胚种论认为,生命可能是以细菌或孢子的形式从外太空降临到地球上的。
外太空发现碳和水分子
2001年2月20日,来自欧美的科学家在美国科学促进会举行的会议上表示,根据“红外线太空观测台”以及“微波天文卫星”传回的资料显示,他们在遥远星体的云气以及尘埃中发现了碳化物分子和水的踪迹。
这两枚人造卫星探索了新生成以及即将死亡的星体,结果在星体四周发现了大量的水蒸气以及明显的碳分子痕迹。由于碳和水在自然界的有机化学反应中扮演了极为基本的角色,同时也是形成生命体的关键物质,因此,这项发现似乎证明了生命元素遍存于宇宙中。
欧洲宇航局的科学家凯司勒表示:“这项发现也强化了在宇宙的其他地方形成生命体的可能性。这意味着碳化合物的形成并不是地球独有的现象,如今我们在宇宙的其他地方也可以看到类似的化学反应。”
美国康乃尔大学的哈维特指出,虽然这些资料尚不足以证明在地球之外的确有其他生命型态存在,“但是,这一发现至少证明了能够产生生命以及一个类似我们所处的太阳系的环境。”
美国哈佛-史密森天文研究中心的科学家梅尔尼克则是针对两枚观测卫星所传回的资料做进一步的解释。他指出,在新星形成的云气中,整体温度可能升到好几千度的高温,产生一连串有利于制造水分子的化学反应。在星云冷却的区域,卫星就无法侦测到大量的水蒸气分子。
不过,对于水分子是以何种状态存在,与会的研究人员也有不同的意见。另一名来自美国哈佛-史密森天文研究中心的柏金表示,水分子应该是以固态冰体的形式存在,包裹着星云内的细小微粒。当这些微粒不断撞击、相黏之后,就成了新太阳系中形成行星的基础块状组织。而在行星正式成形后,这些水分子就被纳入星球上的海洋、河流中。
除了碳和水之外,凯司勒表示“红外线太空观测台”还同时探测到苯的存在。凯司勒指出,这也是个相当重要的发现,因为苯可以和其他物质结合形成较大的碳化合物。
生命的源头来自太空?
2001年2月,科学家首次以实验显示,当简单的化学元素曝露于外太空的恶劣环境时,其分子便会自动地排列成为中空的结构,看起来就像所有生物身上都有的细胞膜一样。研究人员认为,这项实验可以说明,对生命起源极为重要的早期化学反应,可能是在太空中便已形成。
从这个实验可以推论,地球上的生命很可能早在数十亿年前便已经“开始繁衍”,因为类似这种诞生于寒冷星云间的有机化合物,可能透过彗星、陨石和星尘降落在地球之后,迅速蔓延。
原先有关地球生命起源理论的权威说法是,早期的地球提供庞大丰富的化学资源环境,有助于化合物与化学作用的进行,因而产生首批的有机生物。如今研究人员却认为,生命的开启很可能早在地球成形之前便已发生,一旦化合物遇到适合的环境,他们便可以很快地开始转化成为生物。
图为“伽利略号”探测器
至今没有人知道地球的生命起源究竟为何,可能是飘浮在原始海洋上的裸露基因物质,或是已经有薄膜覆盖的基因物质。就某种程度来说,这层薄膜是该理论成立与否的关键。
美国太空总署的阿拉曼多拉说:“从地球以外生物分子的复杂程度而言,我们现在才刚体会到,现今所看到的一切也只不过是冰山的一角。而对生命起源很重要的复杂有机分子,很可能会落在任何刚成形的星球表面之上。”
火星上是否有生命?
1984年,科学家在南极发现了首块火星陨石,它一时成了科学界研究的热门话题。火星上是否有生物?它们是如何演化的?美国宇航局的科学家在火星陨石上发现了虫状的结构,认为那就是生物的化石。但是,越来越多的研究成果表明,那只是虫状的矿物沉积。
“伽利略号”探测器传回的火星照片显示:火星表面有古老河流遗迹。专家认为火星表面的水可能变成了冰,大量的水和二氧化碳被一起冰封在火星的冰帽下。
图为“火星测绘者98:极地着陆器”
美国宇航局有项不载人的空间探测计划将在2004年展开,太空登陆车将到火星上寻找生命的证据,同时还将以不同的波长拍下彩色照片,将影像传回地球。届时,我们也许能看到火星生物,但就算火星上有生物,也只会是微生物,因为火星气候寒冷,似乎无法演化出复杂生物。
生命的种子是否来自陨石?
英国生化学家列辛认为:“陨石让我们了解该如何寻找外星生物,因为我们并不知道它们活动的确切痕迹,或生命的确切证据。”
这让人不禁怀疑陨石是否曾在地球播下生命的种子?列辛说:“很多关于陨石带来生命或生命原料的说法并非没有道理。”以麦其森陨石为例,它有丰富的有机质,这种碳物质中含有类似氨基酸的成分,它是蛋白质的基本原料,这些分子也是地球生命的先驱。
如果真是陨石在地球上诱发了生命,那么,人类的祖先就是来自其他星球。如果生命的种子在太阳系各处飞奔,外星生物是否会在一定的环境中存在?
生命的催化剂来自何方?
宇宙生物学家法默在黄石公园研究温泉中的原始生物时,在泉口边缘,用肉眼可以看到漂浮的粉红细丝,将它们的基因结构和其他生物相比,便可以发现,它们是已知最原始的地球生物。
这些原始生物又源自何处?温泉中有生命所需的大部分元素,碳基化学物质、水和能量。法默认为,地球诞生生物时,环境和目前大不相同,隔几天就有一座火山爆发,热循环相当旺盛,地球常遭小行星的撞击。生命就是在这种恶劣环境中诞生的。
但是,只有水和化学物质是不够的,生命的出现还要靠热量催化,它可能来自闪电或火山。加入这项要素后,经过几百万年的热循环,单细胞生物就会变成复杂生物,地球生命也许是缘自闪电触发的化学反应。
欧罗巴冰怪是否存在?
根据“伽利略号”探测器传回的照片,木星的四大卫星之一欧罗巴的表面布满了冰状裂缝。由此,科学家认为,欧罗巴并不是实心的冰,冰层下涌动着海洋。数公里厚的冰层下面可能是多种生物的居栖地。
科学家们正在研究如何探访欧罗巴,如何融化冰层寻找生物。他们设想用热探针融化欧罗巴的冰层,以热辐射发电为动力,就像其他太空船一样。“但我们不知道该怎么做,这只是纯工程问题。到达海洋后,要开始寻找生物……我们不知道该如何界定和寻找外星生物。”
在南极荒漠数百公里深处,科学家发现了一个海底湖泊:沃斯塔克湖。它已与世隔绝了两千万年,和欧罗巴一样,我们还不知道湖里到底有何秘密。
在冰下1.5公里处科学家发现了假死状态的微生物,以紫外线镭射冰块样本,锂的微生物便会发出荧光。他们认为,湖里很可能有较为复杂的生物。如果我们能发现有锂就可能有生物,就能将这项技术应用于欧罗巴......