火山灰与陨石的混合可能引发地球上的生命

生命是什么？这是一个模糊的概念，没有单一的答案。如果你问一位哲学家，他们可能会引用柏拉图的话，告诉你生命是养活自己和繁衍后代的能力，尽管这会让不育的驴子成为非生命物体。如果你问一位生物学家，他们可能会给你一个教科书式的定义：生命是具有基因的有组织物质——就像草履虫和大象一样多样化。

德国慕尼黑路德维希马克西米利安大学化学教授奥利弗特拉普给出了不同的描述。他说生命是一个“自我维持的反应网络”，其中的生物体具有生存和适应所必需的过程。这与美国宇航局在寻找外星生命时使用的定义一致。清楚地了解生命的组成以及维持生命所需的条件，有助于天文学家更好地了解在寻找其他星球上的生命时应该寻找什么。

具体来说，他们可以寻找收集了基本成分的环境。根据早期地球的情况，生命诞生的先决条件是有机化学反应的材料。在今天发表在《科学报告》上的一项新研究中，特拉普和他的同事模拟了我们的星球在 44 亿年前如何获得产生生命的化学反应的供应。他们认为，不需要特殊或幸运的条件。相反，地球上的生命是由火山颗粒和富含铁的陨石创造的。它们携带着生物所必需的基本构件：氨基酸、脂质、核苷和糖。

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“了解生物的起源是尚未解决的最大科学问题之一。这对于了解地球以外的生命可能有多普遍以及人类在宇宙中的地位具有重要意义，”东京工业大学化学教授、国际生命起源研究学会会长亨德森（吉姆）克利夫斯说，他没有参与这项研究。

先前的理论认为，地球的火山是地球演化的起点。熔岩塑造了大陆，火山气体帮助创造了海洋和大气。早期地球可能还经历了另一个重要的推动力，即从天而降的富含化学物质的流星。

特拉普的新研究表明，陨石中的铁元素有助于将大气中的二氧化碳转化为有机分子，如碳氢化合物、醛类和酒精。“陨石进入稠密的大气层，升温，然后就形成了纳米颗粒，”他解释道。火山上的天然矿物可能有助于支持这些化学反应。

为了确定太空岩石和地球火山喷发之间的相互作用，作者在实验室中模拟了我们年轻星球的条件。他们购买了两块铁和石陨石，并将它们溶解在酸中以形成溶液，然后浸泡在数十亿年前存在的火山灰和矿物质的粉碎样本中。结果是一个陨石坠落在火山岛上的模型。该团队还通过在高压和高热系统下将二氧化碳气体与氢气或水结合来模拟早期地球的大气条件。

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通过观察这种加压模型中的反应，研究小组注意到醛、甲醛、酒精、碳氢化合物和乙醛的产量有所增加。这些有机化合物随后将用于进一步的化学反应，以制造氨基酸、脂质、DNA 和 RNA 分子。“即使在较低的温度下，这些粒子也具有很高的反应性，而且非常坚固，”特拉普说。作者认为，随着地球大气冷却并变得更加活跃，铁可能更容易加速二氧化碳转化为含氧有机化合物。

克利夫斯指出：“看到微陨石在坠落过程中如何促进生命起源前的有机合成，这非常有趣。”虽然他说这项研究为生命起源理论提供了充足的证据，但他警告说，这种模拟依赖于早期大气的成分。他说，目前还不清楚这些条件是否像实验室模拟的那样存在。

特拉普表示，这些发现是揭示生命构成因素的开端。只要存在合适的材料，维持生命生存的条件可能并非地球独有。这可以帮助太空探险者决定一颗行星是否值得探索。例如，在木星的卫星木卫一和木卫二等其他地方已经发现了死火山——木卫二是外星生命的有力竞争者，因为它的冰冷表面下有一个液态水海洋。

或者说，这些模拟可能会排除其他有希望的星球。“如果一颗行星冷却得太快，不再能够将二氧化碳转化为有机化合物，这个过程就会完全停止，并最终导致生命消亡。”即使我们真的偶然发现了一颗拥有最佳生命环境的行星，我们是否真的能找到外星人就完全是另一回事了。