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关键实验表明，星际尘埃可以在没有液态水的情况下形成生命的基石

作者 Redação Mix Vale • 2026年1月24日 • 1 min de leitura

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照片: espaço - Jenny Rykie/Shutterstock.com

发表在科学杂志《自然天文学》上的一项基本发现重新定义了对生命必需成分起源的理解。研究人员在实验室中证明，肽（形成蛋白质的氨基酸链）可以在寒冷、稀薄的星际尘埃条件下出现，从而消除了生命起源化学中这一关键步骤对液态水的需求。

这一进展表明，生命的组成部分并不像以前认为的那样仅仅起源于有海洋的行星。相反，它们可能是巨型分子云演化的常见副产品，早在恒星和行星系统形成之前。研究表明，这些重要成分通过彗星和小行星穿越宇宙并运送到新世界。

该实验准确地模拟了深空环境，其中宇宙辐射与冰覆盖的尘埃颗粒和简单分子相互作用。在这种情况下形成肽键的能力极大地扩展了宇宙中生命出现的可能场景，强化了其基本成分在整个银河系中丰富的观点。

深空条件模拟

为了实现这一结果，科学家们在丹麦奥胡斯大学和匈牙利 HUN-REN Atomki 研究所的设施中使用了超高真空室。在这些受控环境中，他们将甘氨酸（最简单的氨基酸）薄层沉积到模仿宇宙尘埃斑点的表面上。

然后，样本被冷却至仅 13 开尔文的温度，相当于 -260 摄氏度，复制了星际云最冷区域的条件。这种极端的环境受到质子束的轰击，模拟了宇宙射线弥漫宇宙的恒定效应。

这一发现背后的化学机制

质子提供的能量足以破坏甘氨酸中的化学键并重新排列原子，迫使各个分子聚集在一起。这个过程导致形成二肽（两个氨基酸分子连接在一起），甚至形成三肽（三个单元连接在一起）。

反应过程中观察到的一个重要副产物是水分子的释放。这证明了一种与地球上已知过程完全不同的合成途径，地球上已知的过程通常发生在水溶液中，例如原始海洋或热液喷口。

这种固态反应由接近绝对零温度的辐射驱动，显示出在空间中产生分子复杂性的强大而有效的机制。以前被认为是必不可少的液体溶剂的缺失改变了生命起源化学的范式。

证实研究的证据

该实验室的结果与天文观测和外星样本分析非常一致。例如，美国宇航局最近的奥西里斯-雷克斯任务在从小行星贝努收集的样本中发现了大量富含碳的有机化合物，包括氨基酸。

此前，欧洲航天局（ESA）的罗塞塔探测器已经在67P/Churyumov-Gerasimenko彗星的彗发中检测到了甘氨酸。在太阳系原始天体中的这些发现已经指向太空中活跃的有机化学。

坠落到地球上的陨石，尤其是碳质球粒陨石类型的陨石，还含有多种有机分子，包括氨基酸和核碱基、DNA 和 RNA 的成分。它们被认为是时间胶囊，保存了产生太阳和行星的分子云的成分。

这项新研究提供了缺失的一环，解释了简单的氨基酸一旦在这些尘埃颗粒中形成或沉积，就可以进化成更复杂的结构，如肽，甚至在它们被纳入小行星或彗星之前。

对寻找外星生命的影响

肽可能在星际尘埃中常见的发现对天体生物学具有深远的影响。如果蛋白质构建模块在宇宙中无处不在，那么生命在其他星球上出现的可能性就会大大增加。其他恒星周围的宜居带中的岩石行星可以获得非常先进的化学“入门套件”，从而加速自然发生的过程。

这意味着寻找生命不应局限于与地球相同的行星。具有不同条件的世界可能通过撞击获得了相同的基本成分。该研究指导未来的太空任务，例如詹姆斯·韦伯太空望远镜，寻找原行星盘和遥远分子云中肽的化学特征，这可以证实这一过程发生在银河尺度上。

生命起源化学的新视角

这项研究代表了与 1953 年著名的米勒-尤里实验等经典模型的重大转变。在这项具有里程碑意义的研究中，氨基酸是由模拟地球早期大气的气体混合物合成的，并由放电提供能量。米勒-尤里实验表明，生命的组成部分可能来自行星环境中的简单前体，但它关键取决于液态水和大气的存在。另一方面，这项新工作将生命起源前化学的主要阶段从行星环境转移到寒冷、空旷的星际介质中。他证明，甚至在行星形成之前，有机复杂性就可以显着增加。这种受物理定律和辐射驱动反应支配的普遍化学现象表明，宇宙本质上已经为生命做好了准备，将其基本成分分布到很远的距离，并为无数萌芽的恒星系统播下了迈出生物学第一步所需的分子。