是不是感觉所有人的目光都集中在这些日子? 上个月在地球高层大气中发现潜在生物标志物磷化氢,理应引起广泛关注。 不过,磷化氢的发现意味着什么仍然存在一些不确定性。
现在,一组研究人员声称他们在金星大气中发现了氨基酸甘氨酸。
宣布这一发现的论文标题为“金星大气中最简单氨基酸甘氨酸的检测'。 主要作者是 Arijit Manna,博士。 印度西孟加拉邦米德纳普尔学院物理系研究学者。 该论文位于预印本网站 arxiv.org 上,这意味着它尚未经过同行评审并在期刊上发表......
已知的氨基酸大约有 500 种,但遗传密码中只有 20 种。 甘氨酸是其中最简单的。
尽管甘氨酸和其他氨基酸不是生物特征,但它们是生命的组成部分。 事实上,它们是蛋白质的组成部分。 它们也是地球上最早出现的有机分子之一。 甘氨酸对于蛋白质和其他生物化合物的开发很重要。
研究人员使用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)通过光谱法检测金星大气中的甘氨酸。 他们在中纬度地区、赤道附近发现了它。 那是信号最强的地方,两极没有检测到任何信号。
作者在论文中写道:“在金星大气中检测到它可能是了解金星大气中生命起源前分子形成机制的关键之一。金星上层大气可能正在经历与金星大气层几乎相同的生物学方法。数十亿年前的地球。”
这两句话实在是太有冲击力了。 金星云层中是否正在发生某种生物过程? 它“可能”是关键之一,并且它“可能正在经历”地球所做的同样的事情。 这是什么意思?
首先是磷化氢,然后是甘氨酸
九月中旬,一组研究人员报告发现磷化氢在金星的高层大气中(Greaves 等人,2020)。 与甘氨酸一样,它在中纬度地区也被检测到更强烈。 磷化氢可以是一种生物特征并且存在于地球上。 但它也可以通过化学方法产生,尽管这需要大量的能量。 已检测到和,那里有丰富的能源用于生产。 但金星没有足够的能量来创造它。
发现磷化氢的研究小组对自己的发现持谨慎态度。 在他们的论文中,他们几乎恳求其他研究人员在不援引生命的情况下解释磷化氢的存在。 “现在,天文学家会想出所有方法来证明磷化氢没有生命,我对此表示欢迎。请这样做,因为我们已经没有机会展示可以制造磷化氢的非生物过程了。”
几周后,另一组研究人员也这样做了。 在他们的论文,称为假说观点,他们说火山可以解释磷化氢。
“我们假设地幔中形成的微量磷化物会被火山作用带到地表,然后喷射到大气中,在那里它们可以与水或硫酸反应形成磷化氢。”
磷化氢的检测构成了这一最新发现的背景。 这两项发现都是围绕金星的更大问题的一部分:金星是否存在生命或存在生命的潜力? 或者这些化学物质与生命无关?
研究人员已经确定了金星大气层中可能存在生命的区域。 从我们的角度来看,这将是一个奇怪且不寻常的安排。
大多数情况下,金星极其不适宜居住。 大气呈酸性,温度足够高融化航天器,大气压强得令人窒息。 但在距地表约 48 至 60 公里(30 至 37 英里)的云层高处,温度并没有那么致命。
在该海拔高度,温度范围为 -1°C 至 93°C(30 至 200°F)。 这是非常有争议的,但一些科学家认为一种简单的生命可以在那里生存,永远繁殖,而无需接触地球表面。 磷化氢很容易被降解,因此必须不断生产才能被检测到。 该海拔高度的生命可能是磷化氢的来源。
甘氨酸的这一新发现只会增加神秘性和不确定性。 研究人员在他们的论文中提出哈德莱细胞可能有责任为一生提供一个家。
“中纬度哈德利环流可能提供最稳定的生命支持条件,70-90天的环流时间足以(类似地球)微生物生命繁殖。”
此外,甘氨酸的检测与磷化氢的检测相匹配。 “甘氨酸的纬度依赖性分布与最近检测到的磷化氢的检测限大致匹配(在 10 以内),并且与拟议的哈德利环流上部边界(气体在高海拔和低海拔之间循环)相符。”
暂时不要发射宇宙飞船
虽然这是一个有趣的发现,值得更多的研究,但甘氨酸的存在远不能算是在其他地方寻找生命的过程中的致命一击。 作者知道这一点并且小心地指出了这一点。
“应该指出的是,在金星大气中检测到甘氨酸是生命存在的暗示,但不是强有力的证据。”
它是生命所使用的成分,但不是生命的象征。
他们的论文指出了一些旨在测试地球上生命化学起源的历史性实验。 1953年,现在著名的米勒-尤里实验再现了地球早期的状况。 研究人员创造了水、甲烷、氨和氢的化学混合物,然后应用能量来模拟。 结果是一种由更复杂的有机化合物组成的汤。
该实验产生了乙醇酸,甘氨酸的前体,结果支持了自然发生理论。 金星大气中检测到的甘氨酸可能是通过与米勒-尤里实验相同的途径产生的。 金星大气中还可能存在其他产生甘氨酸的化学途径。
米勒-尤里实验的简单图表。 (卡尼/希伯来语维基百科/CC BY 2.5)
作者写道:“在天体物理学、化学物理学和生物物理学中,从简单分子合成最简单氨基酸甘氨酸的反应路线对于化学进化和生命起源具有重要意义。”
“在金星大气中检测到甘氨酸可能表明太阳行星大气中存在早期生命形式,因为氨基酸是蛋白质的组成部分。金星可能正在经历生物进化的初级阶段。”
或者也可能不会。
“虽然在地球上,甘氨酸是通过生物过程产生的,但在金星上,甘氨酸可能是通过其他光化学或地球化学手段产生的,这在地球上并不常见。” 金星与地球非常不同,金星上发生的过程是地球上所没有的。
这就是所有警告的来源。
该论文本身尚未经过同行评审。 结果也存在一些弱点。
例如,甘氨酸的光谱信号与硫氧化物的光谱信号非常接近,因此甘氨酸的检测可能会出现误差。 而且这只是一次检测,没有重复或验证。 此外,甘氨酸是最简单的氨基酸,已在其他地方发现。 它已经在彗星上检测到还有陨石,那里真的没有生命的希望。
除了地球之外,还没有在任何其他行星上发现过它,这意味着在像金星这样充满敌意的世界上看到它会令人惊讶。
为了找到答案,我们需要更多的航天器访问金星。 作者表示:“金星任务从金星表面和云中直接采样可能会证实金星上甘氨酸的来源。”
甘氨酸的检测如果得到证实,将是探索生命起源过程中的另一个有趣的进展。 或者它可能向我们表明,看似益生元的化学物质仅在极少数情况下才具有益生元性,而在其他情况下,它几乎没有任何意义。 我们不知道的东西太多了,金星任务是了解更多信息并回答我们一些问题的唯一途径。
但目前,我们可以放心,金星上尚未发现生命。 相反,我们可能只发现了拼图的又一块,那就是金星复杂的大气层。
编者注(2020 年 10 月 19 日):ScienceAlert 早些时候撰写的一篇标题错误地指出,这种氨基酸是在 DNA 中发现的,而不是在遗传密码中发现的。 该错误已被修正。