從前科學(xué)家們?cè)阱缧侵幸寻l(fā)現(xiàn)了碳、氫、氮、氧和硫這些大量元素，目前一個(gè)新的研究發(fā)現(xiàn)彗星巖石中存在磷，這表明彗星可能在在地球早期向地球輸送了生物體的必要元素。

地球上生命所必需的元素是由彗星提供的嗎?似乎現(xiàn)在看起來(lái)是這樣的。不論如何，至少有一顆彗星提供了這些元素——丘留莫夫-格拉西緬科彗星。

一項(xiàng)依據(jù)歐洲航天局羅塞塔任務(wù)的數(shù)據(jù)研究表明在這顆彗星上含有對(duì)生命至關(guān)重要的元素— 磷。

這項(xiàng)研究由芬蘭圖爾庫(kù)大學(xué)的研究人員主導(dǎo)。主要研究者是天體物理學(xué)家和軟件工程師埃斯科·加德納(Esko Gardner)。

該研究的題目是“對(duì)67P/（丘留莫夫-格拉西緬科）彗星彗發(fā)塵埃中固體磷和氟的探測(cè)，”這篇文章發(fā)表在《皇家天文學(xué)會(huì)月報(bào)》上。

生命的原始元素被稱(chēng)為C H N O P S，即碳、氫、氮、氧、磷和硫。這六種化學(xué)元素的組合構(gòu)成了地球上絕大多數(shù)的生物分子。它們加在一起，幾乎占地球上生命物質(zhì)的98%。

科學(xué)家們此前已經(jīng)在彗星中發(fā)現(xiàn)了其他五種元素，所以最終發(fā)現(xiàn)磷元素可能是解開(kāi)這個(gè)謎題的最后一步。

研究小組在67P/（丘留莫夫-格拉西緬科）彗星的內(nèi)彗發(fā)樣本中發(fā)現(xiàn)了磷元素和氟元素。是在距離彗星僅幾公里的地方，“羅塞塔”號(hào)的次級(jí)離子質(zhì)量分析儀(COSIMA)收集到的固體粒子中發(fā)現(xiàn)的。

這些固體粒子首先被收集到儀器的目標(biāo)板上，再經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)程拍攝。根據(jù)圖像中挑選出單個(gè)粒子，然后用質(zhì)譜儀進(jìn)行測(cè)量。

在任務(wù)全部完成后，2016年9月底，羅塞塔”號(hào)受控與67P彗星進(jìn)行了撞擊，從而結(jié)束了它的使命。

67P/（丘留莫夫-格拉西緬科）彗星的地形圖（歐洲航天局/羅塞塔）

以前在彗星中也發(fā)現(xiàn)過(guò)“磷”。在1987年的一篇論文中，研究人員宣布在哈雷彗星的塵埃中發(fā)現(xiàn)了磷。但它很可能是被包含在一種不確定的礦物質(zhì)和化學(xué)物質(zhì)中的磷原子。

然后在2006年，美國(guó)宇航局的“星塵號(hào)”飛船從維爾特二號(hào)彗星帶回的樣本中，研究人員從中發(fā)現(xiàn)了與鈣元素結(jié)合在一起含有磷的顆粒。

于是科學(xué)家們得出結(jié)論，磷“最有可能包含在磷灰石礦物中”。但也無(wú)法在其中獲得單獨(dú)的磷元素。

而最新的研究發(fā)現(xiàn)有所不同:這次研究人員是在礦物或金屬磷的固體顆粒中發(fā)現(xiàn)了磷離子。

圖爾庫(kù)大學(xué)物理和天文系的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人哈里·萊托(Harry Lehto)說(shuō)：“我們已經(jīng)證實(shí)磷灰石礦物不是磷元素的來(lái)源，這也意味著此次發(fā)現(xiàn)的磷以某種更具還原性、更易于溶解的形式存在”。

這項(xiàng)研究的實(shí)時(shí)新聞稿稱(chēng)，“這是首次在彗星的固態(tài)物質(zhì)中發(fā)現(xiàn)生命必需的碳?xì)溲醯琢蛟亍?/p>

這項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)對(duì)理解地球上生命的形成非常重要。磷對(duì)地球生命至關(guān)重要，但它若是被鎖定在磷灰石礦物中，在很大程度上是無(wú)法觸及的。如果是氣態(tài)的磷對(duì)地球生命來(lái)說(shuō)也并不適宜。

但這項(xiàng)最新發(fā)現(xiàn)的磷是比較容易獲得的。正如作者在論文中所寫(xiě)，“在形成生命的過(guò)程中，水溶性活性磷化合物需要通過(guò)磷酸化將核苷酸前體轉(zhuǎn)化為活性核苷酸?！?/p>

磷元素是地球上生命之謎中缺失的一部分。在早期的地球上缺乏含有可溶性磷的分子。實(shí)驗(yàn)表明，可溶性的元素磷在生物分子的起源中起著至關(guān)重要的作用。

“實(shí)驗(yàn)表明，可溶性的磷、氫氰酸和硫化氫可作為核苷酸、氨基酸和磷酸甘油基主鏈生物前合成的合適原料”，作者寫(xiě)道。

67P/（丘留莫夫-格拉西緬科）彗星的一個(gè)短暫爆發(fā)（歐洲航天局/羅塞塔）

但最高效的合成生物分子的方法還是使用具有還原性的磷元素。具有還原性的磷主要存在于隕石材料中，也可能存在于元素磷中。

目前為止，隕石或者可能的地球化學(xué)過(guò)程，被認(rèn)為是生命起源前磷的來(lái)源。

但這項(xiàng)研究表明，磷與碳?xì)溲醯土蛞粯?，現(xiàn)在已被發(fā)現(xiàn)存在于彗星中，而這些彗星很可能將磷元素傳遞給了早期的地球。

但是彗星傳遞的想法仍然存在一個(gè)問(wèn)題。如果彗星沖擊能量過(guò)大，物質(zhì)就會(huì)被破壞或改變。這項(xiàng)新研究背后的團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，他們可能找到了答案。

“可以想象，與重石質(zhì)隕石的影響相比，早期彗星撞擊行星表面的能量較小，因此可以在生命起源前將這些分子保存在一個(gè)更完整的條件下?！?/p>

研究人員仍然對(duì)他們的研究結(jié)果保持著適當(dāng)?shù)闹?jǐn)慎。結(jié)果表明，生命的元素很可能來(lái)自彗星，但這些元素必須是可溶的，可用的。它們不能被鎖定在礦物質(zhì)中。

67P（丘留莫夫-格拉西緬科）彗星的色譜分析儀檢測(cè)到的磷的溶解度尚不明確，但我們可以斷定它不可能是磷灰石，這是隕石中磷的常見(jiàn)礦物來(lái)源。此外，其他磷酸鹽礦物質(zhì)也不太可能，因?yàn)槲覀冊(cè)谄渲姓也坏角逦亩趸谆蛉趸椎慕Y(jié)構(gòu)。

那么接下來(lái)呢?

作者認(rèn)為，彗星樣本返回任務(wù)是繼續(xù)驗(yàn)證“生命起源物質(zhì)碳?xì)溲醯琢蚴怯慑缧莻鬟f”這一想法正確性的必要條件。

“所有的碳、氫、氮、氧、磷和硫元素的存在為未來(lái)的彗星樣本返回任務(wù)提供了強(qiáng)有力的前提。這可以確認(rèn)所有化合物的存在及其可能的礦物來(lái)源和物質(zhì)可能的溶解度。這也將允許對(duì)這些碳?xì)溲醯琢蛟氐南鄬?duì)數(shù)量進(jìn)行全面分析?！?/p>

美國(guó)宇航局的“星塵”號(hào)的任務(wù)是從維爾特二號(hào)彗星的彗發(fā)中捕獲并返回彗星塵埃物質(zhì)。科學(xué)家們從這些樣本中了解到了很多。但這些樣本固然重要，卻存在一些局限性。

在“彗星慧發(fā)樣本返回(CCRSR)任務(wù)概念——在未來(lái)超越星塵”報(bào)告中,作者指出：“然而，這些樣品有重要的局限性,,因?yàn)樗麄兪窃跇O高速度下以適度的數(shù)量被收集的，只代表一次慧發(fā)的隨機(jī)抽樣 (一次性“抓取”樣本)”。

如何改進(jìn)呢?在同一份報(bào)告中，作者描述了改進(jìn)后的彗星樣本返回任務(wù)會(huì)是什么樣子。

“該任務(wù)首先使一艘航天器與彗星會(huì)合，然后在彗星彗發(fā)內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)展觀測(cè)(但不著陸在彗星上)，小心地收集代表不同源點(diǎn)的多個(gè)彗發(fā)樣本并將它們返回地球進(jìn)行研究?！?/p>

這樣有什么好處呢?“首先，樣品采集的速度要慢得多，避免了采集過(guò)程中對(duì)樣品的破壞和改變，從而返回更多的原始材料，特別是有機(jī)物和易碎的礦物質(zhì)。”

這次改進(jìn)后的任務(wù)還將從彗發(fā)和逸出揮發(fā)物噴射流中收集樣本。它還會(huì)收集更多的材料，使樣本在統(tǒng)計(jì)上更具相關(guān)性。

目前，這個(gè)改進(jìn)的任務(wù)還只是一個(gè)概念。而且目前并不缺乏有價(jià)值的任務(wù)概念。關(guān)鍵是要選出其中最有價(jià)值的一個(gè)。

美國(guó)宇航局（NASA）?歐洲宇航局（ESA）? 你在聽(tīng)嗎？

BY: EVAN GOUGH

FY: 尛樣囧rz

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