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生命必要元素“磷”起源自哪?恒星形成区域发现稀有含磷分子

2024-11-24 236


磷是 DNA 与细胞膜中不可或缺的元素,然而这种元素在宇宙中极为罕见,因此地球如何出现磷始终是个谜。最近天文学家利用 ALMA 观察宇宙中一个恒星形成区域,指出磷最一开始可能是以一氧化磷分子的形式到达地球。

大约 35 亿年前,生命开始在荒凉的地球上萌芽,然而分子如何结合以创造生命,是科学家至今还无法回答的问题。其中最激烈的辩论之一就是:生命元素是地球自产自销吗?还是生命元素其实是从外太空运送到我们星球上?为了解决这个谜团,科学家首先要追踪已知构成生命的化学元素起源,比如磷(Phosphorus)。

磷是地球生命体中 DNA 的关键成分,其作用就像胶水,将构成 DNA 的核苷酸链黏在一起;磷也有助于制造细胞壁和储存细胞能量,在植物的光合作用与呼吸作用中也发挥重要作用,越来越多证据表明,磷是早期地球的重要化学元素,没有它,生命可能根本不存在。

为了探讨在宇宙中极其罕见的磷于何处形成,阿切特里天文台科学家 Victor Rivilla 利用阿塔卡玛大型毫米及次毫米波阵列(ALMA),观测银河系中距太阳系约 6,400 光年的恒星形成区域 AFGL 5142,从形成年轻恒星的气体尘埃云中,发现随着大质量恒星形成,来自大质量恒星的气体流在星际云中打出了“洞”,在冲击波与辐射的联合作用下形成了含磷分子“一氧化磷”。

但磷形成自千里之外,如何千里迢迢来到地球上?研究表明,富含磷分子的空洞处如果塌陷形成质量较小的恒星(比如太阳),则一氧化磷会冻结并被困在新恒星周围残留的冰冷尘埃颗粒中;在恒星完全形成之前,尘埃颗粒可能凝聚成彗星之后被踢出,历经漫长旅途于数十亿年前坠毁在地球上,给地球带来大量有机化合物。

Victor Rivilla 于是进一步调查“楚留莫夫-格拉希门克彗星(67P / Churyumov-Gerasimenko)”,这颗彗星会定期通过内太阳系,也许是随身携带含磷分子的关键。

欧洲太空总署的罗塞塔号(Rosetta)探测器 ROSINA 仪器数据在 2016 年已表明,在太阳形成之前,67P 彗星身上有磷元素,但不清楚是什么分子携带了磷,而团队分析 ALMA 观测结果发现一氧化磷很可能是磷元素载体后,重新检查罗塞塔号数据,终于在 67P 彗星上确认发现该分子。

有关地球生命的起源理论,似乎越来越偏向来自外太空了。新论文发表在《皇家天文学会月报》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)。

  • Astronomers just tracked the interstellar journey of one of life’s building blocks through space
  • HOW A CRUCIAL CHEMICAL ELEMENT TRAVELED TO EARTH AND FORMED LIFE
  • A rare chemical that helped DNA form may have come to Earth on comets from newborn stars, astronomers find
  • Astronomers Reveal Interstellar Thread of One of Life’s Building Blocks

(首图来源:欧洲南方天文台)

2020-01-23 00:24:00

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