地球生命的构成要素源自相对较少的源物质

我们所知的生命进化的关键要素之一是“挥发物”的存在：在相对较低的温度下很容易蒸发的元素和化合物。这意味着了解这些挥发物的来源，以及地球上是否富含这些挥发物，对于了解生命存在的原因至关重要——10 月 11 日发表在《科学进展》上的一项新研究表明，大多数挥发物都来自地球形成物质中相对较小的一部分。

行星是由较小的物质块（称为行星）逐渐积聚而成的。行星有两种基本类型：分化型和未分化型。正如这项研究的第一作者 Rayssa Martins 所描述的那样，它们都是“大块尘埃和其他小块岩石（通常松散地）粘在一起的”。未分化型行星基本上保持这种状态；相比之下，分化型行星的特点是受到足够的热量，使其所有组成部分熔化在一起。

这种熔化是由铝-26（Al-26）的放射性衰变引起的，铝-26 是一种不稳定的铝同位素。在衰变过程中，Al-26 会产生大量热量，以至于会熔化周围的物质。“在这个过程中，”马丁斯解释说，“很多挥发性物质都会脱气。”一旦蒸发，挥发性物质就会飘散到太空中：“由于这些小天体的重力较小，它们会消失。”

值得庆幸的是，太阳系中的所有 Al-26 很早就衰变了，留下了足够的未分化物质，为地球提供生命进化所需的挥发性化合物。一旦 Al-26 消失，它就消失了。这种同位素是在恒星中心形成的，这些恒星已经燃烧了所有的氢，正朝着爆炸的最后时刻飞奔而去。

这意味着它存在于恒星形成区域，新恒星从其死亡前辈的散落残余中聚结而成，但并不存在于像我们今天的太阳系这样相对安静、平静的环境中。马丁斯解释说：“在星系中，新恒星和行星形成的区域中不断产生 Al-26，但它不一定在它们的生命周期内不断注入相同的行星系统。如果我们不断被超新星轰击，那对我们来说将非常不方便。”

马丁斯和她的团队的研究调查了地球上锌的来源。他们发现，虽然地球质量的 70% 左右来自分化行星的吸积，但分化物质仅提供了地球上 10% 的锌。这表明，地球上 30%不是由分化行星形成的物质是地球上绝大多数挥发性化合物的来源：“如果没有这些物质，我们的挥发性物质库存就会少得多。”

这有多幸运，以及地球是否比其他系统中的类似行星富含挥发性物质，这些问题仍未得到解决。“除了时间之外，还有其他因素决定行星会吸积多少[分化和未分化物质]（即不同太阳中心距离之间的物质混合和迁移）。关于 Al-26 是否均匀分布在整个太阳系，或者它是否在某些部分更集中，而在其他部分则不集中，也存在争议。”

同样，马丁斯表示，在其他太阳系中，我们当然可以找到类似地球的行星，它们理论上可以支持生命，但形成时却没有生命所需的成分。“这项研究强调，形成宜居行星必须满足许多标准。在寻找生命时，我们通常会寻找位于所谓宜居带的行星，因为它们更有可能在表面维持液态水。但这假设一开始就有水和其他挥发性物质，而事实上行星从一开始就可能非常干燥。我们的研究并没有真正告诉我们这种情况的可能性，但至少是一种可能性。”