探寻外星生命:水未必是唯一线索

2018-07-06 08:58 来源:科技日报 
2018-07-06 08:58:31来源:科技日报作者:责任编辑:蔡琳

  木卫二冰层下的液态水中可能存在生命,NASA已经制定了探索计划。 图片来自网络

  科技日报北京7月5日电(记者 刘霞)说到寻找外星生命,科学家脑海首先浮现出的主要是水。但据美国太空网日前报道,来自美国哈佛大学等机构的研究人员在一份最新研究报告中提出,寻找磷、钼、钴这样的“生物要素”也有助于判断某个天体是否有生命存在的可能性。

  水是科学家眼中的“香饽饽”

  在地球上,从地表以上的云层到地壳深处,几乎有水的地方就有生命。而且,“逐水而居”是从古至今人类争取生存与发展空间一直遵循的基本规则。正因如此,科学家在地球以外的世界寻找生命时,通常会聚焦“宜居”世界——这些地方的温度有助于星球表面保存液态水。

  例如,金星现在是地球有毒的“兄弟”,这两颗星球的大小和密度相仿,但金星表面温度(约465℃—485℃)高到足以让铅融化。不过,美国《地球物理通讯》2016年8月刊发的一项研究指出,就在7.15亿年前,金星表面可能还是宜居的。

  研究人员解释说,几十亿年以前,太阳的光照比现在略弱,或许金星表面相对较凉爽,液态水可以汇聚成适宜生命存活的大海。后来,即使来自太阳的热量增加,金星的气温可能也只比之前仅提高了4℃,这种微小的升温可能使金星上的海洋存续数亿年,成为可以孕育生命的“温床”。

  科学家甚至推测,如果金星上曾经有过生命,它们仍有可能在其云层中生存至今。

  磷对地球生命进化起了推动作用

  最新研究报告资深作者、哈佛大学天文学系主任阿维·洛布指出:“尽管如此,我们知道生命还需要其他组成要素。”例如,在地球上,决定海洋中生物数量的关键要素可能包括氮和磷。氮对于制造蛋白质来说不可或缺;氮和磷都是脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)的关键成分。最近一些研究结果表明,在大约6.35亿年—8亿年前,海洋中磷含量的增加对地球上动物的进化起到了推波助澜的作用。

  为了观察这些生物要素在外星生命的进化过程中可能扮演了什么角色,研究人员将重点放在了一些“外冷内热”的天体——冰冻的表面之下拥有液态海洋的天体(如木卫二和土卫二)上。他们主要研究在这些天体内,这些生物要素是否容易获得。

  洛布说:“人们怀疑,在木卫二和土卫二冰层下的液态水中可能存在生命,美国国家航空航天局(NASA)和欧洲空间局都制订了拜访它们的太空飞行计划,比如NASA的‘欧罗巴快帆’任务、计划多次飞掠木星的‘木星冰月’,都是为了探测木星卫星上是否有生命所需的化学成分。”

  研究表明,木卫二的表面不断“沐浴”在木星的辐射中,生成了被称为氧化剂的分子,而且,随着木卫二的冰面发生剧烈搅动,这些氧化剂会进入木卫二的隐蔽海域,在那里与硫化物发生反应,让海水变得高度酸化。如此一来,木卫二拥有的磷可能足以支持生命存在,尽管高度酸性的海洋或许会扼杀生命存活的可能。

  钼、锰、钴等成外星生命搜寻“新宠”

  科学家还表示,钼、锰和钴等微量元素可能也是生物要素。最新研究报告第一作者、哈佛大学天体物理学家马纳斯维·林加姆说:“钼在多种酶中发挥着至关重要的作用,尤其是在固氮(瓦解让氮原子成对的强大化学键,并将得到的单个氮原子‘固定’入重要的化学分子内)方面。”

  此外他还指出,钼“影响着许多生物体的蛋白质合成、新陈代谢与生长;锰在通过叶绿体的光合作用生成氧气方面发挥着重要作用;而钴在新陈代谢方面发挥多种生物学作用——最突出的一点是,它是维生素B12的组成部分。”

  纽约罗彻斯特大学天体物理学家亚当·弗兰克并没有参与最新研究,但他表示:“宜居区域的概念可追溯到上世纪50年代。但此后,我们发现了很多新东西,例如地下海洋的存在。因此,在研究宜居性时,我们需要转变想法,不能紧盯着水不放,水当然非常重要,但我们也要扩展思维,除了水,特定元素和化学物质都是生命所必需的。”

  那么,如何从很远的地方看出太阳系以外的外星世界是否有可能存在生物要素呢?方法之一是关注它们的恒星,恒星可能会揭示其行星和卫星的组成成分。林加姆说,恒星中某个元素的存在会在其星光中生成一种独特的可见光谱带,“从而让我们了解与围绕这些恒星运行的所有行星的宜居性有关的信息”。

  康奈尔大学行星学家乔纳森·鲁尼纳说:“(林加姆)等人的新研究是基于简单假设的计算,我们必须时刻铭记,行星和卫星比我们预期的要复杂,这也是我们多年行星探索实践得到的教训之一。不过,尽管新研究并不具有决定性,但对未来的观测和探索任务仍有借鉴意义。”

  研究人员也提醒人们,目前的搜寻工作仅仅考虑了我们已知的生命,“我们并不知道的生命可能遵循与地球上的生命不同的化学路径,发现我们不知道的生命可能更令人兴奋。”

[责任编辑:蔡琳]

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