彗星是否提供了地球生命必需的元素?看起来越来越像他们本可以的。无论如何,至少一颗彗星可能有:67P/Churyumov-Gerasimenko。
一项使用 ESA 数据的新研究罗塞塔任务表明,这颗彗星含有生命关键元素磷。
芬兰图尔库大学的研究人员领导了这项研究。该研究的主要作者是天体物理学家兼软件工程师艾斯科·加德纳 (Esko Gardner)。
作品的标题是“67P/Churyumov-Gerasimenko 彗星彗发尘埃中固体磷和氟的检测,”并发表在英国皇家天文学会每月通知。
生命的原始元素被称为中国诺普斯,代表碳、氢、氮、氧、磷和硫。这六种化学元素的组合构成了地球上绝大多数生物分子。它们加起来几乎占地球生物总量的 98%。
科学家此前已在彗星中发现了另外五种元素,因此寻找磷可能是这个难题的最后一块。
研究小组在彗星内部彗发中发现了磷和氟67P/丘留莫夫-格拉西缅科。它们存在于罗塞塔探测器在距离彗星仅几公里处收集到的固体颗粒中。COmetary 二次离子质量分析仪(COSIMA)仪器。
这些颗粒被收集在仪器的目标板上,然后进行远程拍照。在图像中选择单个颗粒,然后用质谱仪进行测量。
这一切都是在罗塞塔号于 2016 年 9 月末受控撞击 67P 彗星结束其任务之前在地球上完成的。
67P/Churyumov-Gerasimenko 彗星的景观。 (欧空局/罗塞塔)
以前曾在彗星中发现过磷。在一个1987年论文r,研究人员宣布在哈雷彗星的尘埃中检测到磷。但它很可能是一种不确定的矿物中含有的原子磷,并且化学上无法获得。
然后在 2006 年,美国宇航局的星尘号宇宙飞船从彗星上带回了样本81P/狂野。研究人员发现了一种含有磷的颗粒,它与钙有关。
科学家得出的结论是,磷“很可能包含在磷灰石粒子。”它也可能不可用。
这项新发现有所不同:这次研究人员在矿物或金属磷的固体颗粒中发现了磷离子。
图尔库大学物理与天文学系的项目负责人哈利·莱托 (Harry Lehto) 表示:“我们已经证明磷灰石矿物不是磷的来源,这意味着所发现的磷以某种更还原且可能更易溶解的形式存在。” 。
这新闻稿研究附带指出,“这是第一次在固体彗星物质中发现生命必需的 CHNOPS 元素。”
这一新发现对于理解地球上生命的形成具有重要意义。磷对地球上的生命至关重要,但如果它被锁在磷灰石矿物中,那么它基本上就无法获得。如果它是气态的,它也是不合适的。
但新发现的磷更容易获得。正如作者在论文中所写,“在形成生命的过程中,需要水溶性活性磷化合物通过磷酸化将核苷酸前体转化为活性核苷酸。”
磷是地球生命之谜中缺失的部分之一。早期地球上缺乏含有可溶性磷的分子。实验表明,可溶性磷在生物分子的起源中发挥着关键作用。
作者写道:“实验表明,可溶性 P、HCN 和 H2S 可以作为核苷酸、氨基酸和磷酸甘油骨架的益生元合成的合适原料。”
67P/Churyumov-Gerasimenko 彗星的短暂爆发。 (欧空局/罗塞塔)
但生产这些生物分子的最有效方法涉及高度还原形式的磷。这些形式的磷主要存在于陨石材料中,或者可能存在于元素磷中。
到目前为止,已知陨石或可能的地球化学过程产生了生命所需的生命起源前的磷物质。
但这项研究表明,目前已知 P 与 CHNO 和 S 一起存在于彗星中,并且这些彗星可能将 P 传送到了早期地球。
但彗星传送的想法仍然存在问题。如果冲击力太大,材料可能会被破坏或改变。这项新研究背后的团队认为他们可能找到了答案。
“可以想象,与重石陨石的撞击相比,早期彗星对行星表面的撞击能量较小,从而使生命起源分子保持在更完整的状态。”
研究人员对他们的结果仍然持适当的谨慎态度。结果表明,生命的元素可以来自彗星,但这些化合物必须是可溶的和可用的。它们不能被锁定在矿物质中。
“从67P/CG中检测到的彗星磷的溶解度尚不清楚,但我们可以得出结论,它不可能是磷灰石,磷灰石是陨石中常见的磷矿物来源。此外,其他磷酸盐矿物不太可能,因为我们找不到PO2 和 PO3 的明显彗星贡献?”
那么接下来会发生什么呢?
作者认为彗星样本返回任务对于推进 CHNOPS 彗星传送想法是必要的。
“所有 CHNOPS 元素的存在为未来彗星样本返回彗星任务提供了强有力的前提。这可以确认所有化合物的存在及其可能的矿物来源以及物质的可能溶解度。这也将允许对这些 CHNOPS 元素的相对量进行全面分析。”
NASA 的星尘任务捕获并传回了 81P/Wild 2 号彗发彗发中的彗星尘埃物质。科学家们从这些样本中学到了很多东西。但这些样本虽然很重要,但也存在一些局限性。
报告中“彗星后发交会样本返回(CCRSR)任务概念– 超越星尘的下一步”作者指出,“然而,这些样本具有重要的局限性,因为它们是在严酷的超高速下收集的,数量适中,并且代表了彗发的一次性随机采样(一种‘抓取’)样本)。”
怎样才能改进呢?在同一份报告中,作者描述了改进的彗星样本返回任务的样子。
“这项任务利用一艘设计用于与彗星交会的航天器,在彗星彗发内进行广泛的观测(但不是降落在彗星上),轻轻地收集代表不同来源地点的多个彗发样本,并将它们带回地球进行研究。”
好处? “首先,样本将以低得多的速度捕获,消除了样本在收集过程中的破坏和改变,并导致返回更多原始材料,特别是有机物和易碎矿物。”
这项改进的任务还将从昏迷状态和排出的挥发物喷流中收集样本。它还会收集更多的材料,使样本在统计上更具相关性。
目前,更新后的任务还只是一个概念。而且不乏有价值的使命概念。这只是选择最有价值的人的问题。
美国宇航局?欧空局?你在听吗?