[圖文]土衛六大氣或隱藏生命誕生基礎複雜分子 | 陽光歷史

 

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[圖文]土衛六大氣或隱藏生命誕生基礎複雜分子

2015年05月30日 宇宙奧秘-短篇 暫無評論 閱讀 191 次

土星最大的衛星:土衛六:使用美國卡西尼探測器在2006年10月9日和25日拍攝的圖像合成
 
土星最大的衛星:土衛六:使用美國卡西尼探測器在2006年10月9日和25日拍攝的圖像合成

  據國外媒體報道,一項最新研究結果顯示,土星最大的衛星土衛六(Titan)表面可能存在複雜的有機分子,它們是組成我們所知生命形式的基礎單元。研究人員在實驗室中模擬土衛六上空富含氮氣的高層大氣中發生的各種化學反應。模擬的結果顯示,不用費很大周折,模擬環境中便生成了不同的複雜分子,包括氨基酸和核甘酸。


  「在大氣層環境中這些反應都可以發生,」莎拉·赫斯特(Sarah Horst)在一份聲明中說。她是此項研究的參與人員,目前正在亞利桑那大學進行碩士研究。「我們不需要借助水分,我們也不需要依賴地面。我們已經證明,在大氣層外緣同樣可以生成複雜的大分子。」


  地球上的生命形式都基於DNA或RNA的基因系統,這一系統本身由五種基本的鹼基組成。此次實驗中產生的分子中包含了全部這五種鹼基:腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶、尿嘧啶和胸腺嘧啶,以及兩種最簡單的氨基酸:甘氨酸和丙氨酸。赫斯特7號已經在於加州帕薩迪納召開的美國天文年學會行星科學分部會議上宣佈了上述發現成果。


  土衛六的大氣層非常濃厚,成分與地球類似,都是以氮氣為主。所不同的是土衛六表面的溫度遠遠低於地球,其平均表面溫度是零下179攝氏度,液態水是無法存在的。在這一特殊環境下,其氣候系統基於甲烷。土衛六上有甲烷雨,降雨過後涓涓細流匯入湖泊。


  赫斯特告訴記者,土衛六的上層大氣中擁有所有合成地球上具有的複雜分子的所有物質。一些來源不明的超大分子正懸在那裡漂浮,它們中有一些包含多達1000個碳原子。


  土衛六的上層大氣中也檢測出了氧氣成分。這可能是另一顆土星衛星土衛二表面的「噴泉」導致。土衛二南極附近有劇烈的「溫泉」噴發,在猛烈太陽粒子的打擊下,水分子被打裂,生成氧原子。


  赫斯特和她的同事們希望瞭解這樣的環境中發生的化學反應將會生成哪些分子,因此他們進行了這次的實驗。開始時,研究人員在一個反應倉內注入低溫的氮氣、甲烷和一氧化碳氣體,盡可能模擬土衛六上層大氣中的狀況。之後她們使用無線電波段輻射轟擊氣體,這樣的轟擊足以打破氮原子之間的化學鍵。


  無線電波段輻射並非對太陽輻射的模擬,但是這符合小組的目的,赫斯特說。 「最重要的是,我們有足夠的能量可以轟開氮原子的化學鍵,」她說。「我們知道土衛六上空也存在這樣足以打斷氮原子化學鍵的能量。」


  實驗的結果生成了很多複雜的分子;赫斯特介紹說,借助質譜儀,研究小組已經從這些產物中識別出大約2萬種不同的物質分子。其中包括氨基酸和核甘酸。這是大氣模擬實驗中第一次在沒有水的參與下生成此種物質。


  科學家們表示,此項研究結果告訴我們土衛六的上層大氣可能正扮演這樣一個角色,即充當前生命物質分子的儲藏室,這些前生命物質將可以作為生命誕生的基礎。


  這一發現對於我們思考地球上生命起源的探究也將帶來新鮮的啟發。傳統觀點認為地球生命始於一種被稱作「原始湯」的富含有機質的原始海洋環境,但是現在我們也許可以猜測最早的生命物質不是誕生於海洋,而是在地球上空原始大氣中的某處。


  最為重要的是,研究結果告訴我們,對這些問題的研究可以在一個全球規模的巨大實驗室裡進行。尤其是和地球大氣成分接近的土衛六,以便獲取這方面的更多認識。


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