化學教授助力天文研究 在太陽系外又發現一群“生命星球”

  前幾天,幾位國外科學家發表文章論證,由於二氧化碳不足,對火星進行“地球化”改造是件不可能的事,擊碎了一些人短期內星際移民的美夢。不過,這些人不用太過失望,因為幾天之後,科學家們又宣佈,在太陽系外發現了一組行星,上面的化學構成和地球非常類似。

  來自劍橋大學以及醫學研究委員會分子生物學實驗室(MRC LMB)的研究人員,近來在《科學》雜誌上發表了一篇文章。他們發現,生命能否生存在地球這樣的岩石行星上,和宿主恆星照射出的光的類型和強度息息相關。

  生命的形成是一種化學反應,而根據他們的分析,紫外線是催化這種反應的原因。因此,只要恆星能夠發射出足夠的紫外線,就能在它星系內的行星上創造或者維持生命。根據這一理論,他們在太陽系外找到了一組也許適合居住的行星,除了和主恆星距離適當,有充足的紫外光外,更重要的是,這些行星上都可能有液態水的存在。

  “這項研究縮小尋找最佳生存地點的範圍,”裡默博士(Dr Paul Rimmer)說。“同時,這讓我們更接近這個問題的答案:我們在宇宙中是否孤單地存在?”

  這篇新論文是課題是將有機化學和系外行星研究結合在一起,由劍橋大學卡文迪許實驗室和MRC LMB之合作完成。論文合著者薩瑟蘭教授(John Sutherland)此前一直研究地球上生命的化學起源,這篇論文的研究內容就是基於他早前的研究結果。他在2015年的論文中提出,氰化物是地球上所有生命起源的“原始湯”的關鍵成分。

  在他的假說中,原始地球曾遭到隕石撞擊,隕石中的碳與地球大氣中的氮相互作用,形成氰化氫。緊接著,在太陽光的照射下,氰化氫從紫外線中或許能量,以各種方式與其他元素髮生反應。這些的其中一個產物就是RNA的構建塊,而RNA則是DNA的近親。

  在實驗室裡,薩瑟蘭教授的團隊在紫外光下重現了這些化學反應。反應產生了脂類、氨基酸和核苷酸的前體,這些都是活細胞的重要組成部分。

  裡默博士在看到論文後,開始了自己的思考:“我偶然看到了這項早期實驗。作為一個天文學家,我思考第一個問題是你用的是什麼光線,而化學家們往往不會仔細思考光線問題。我測量了他們的燈發出的光子數量,然後就得到一個簡單結論:下一步要做的,就是將這些光與不同恆星的光進行比較。”

  這2組人進行了一系列實驗室實驗,測量在紫外線照射下,水中的氰化氫和硫酸氫離子形成生命的速度,然後在沒有光線的情況下進行了對照試驗。結果相當明顯:在紫外線燈下,氰化氫和硫化氫生成了一些生命物質,而在黑暗中,它們只生成了一種無法產生生命的惰性化合物。

  然後,研究人員參照試驗結果,繪製了一些恆星周圍的行星所能獲得的紫外光的數量,並標定了幾個可能可以激活化學反應的星球。他們發現,和太陽溫度相近的恆星,才能發射出足夠催生生命的紫外光,溫度較低的恆星,除非頻發爆發耀斑活動,否則周圍都是一片死寂。

  根據他們的估計,在可觀測的宇宙中,有多達7京(億萬億)個和地球環境相近的行星。當然,如果在其他行星上有生命存在,它的發展方式也有可能與在地球上完全不同。

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