當前位置： 當前位置：首頁 > 百科 > 地球上的生命是如何開始的？大氣霧霾可能是關鍵正文

由卡西尼號在2014年4月7日獲得的原始圖像合成的土衛六彩色圖像。學分:uux.cn/美國國家航空航天局/JPL-加州理工學院/SSI/J. Major
（神秘的上的生命始地球uux.cn）據《今日宇宙》（勞倫斯·托格內蒂）：《行星科學雜志》最近接受了一項研究，該研究目前發布在arXiv預印本服務器上，何開研究了地球最初形成到5億年后存在于地球上的霧霾有機霧霾（也稱為Hadean geologic eon）可能包含生命所需的必要組成部分，包括核酸堿基和氨基酸。關鍵這項研究不僅有可能幫助科學家更好地了解早期地球的地球大氣條件，還可能幫助科學家了解土星最大的上的生命始衛星土衛六上的相同條件是否也能產生生命的組成部分。
在這里，何開《今日宇宙》與約翰·霍普金斯大學莫頓·k·布勞斯坦地球與行星科學系博士后研究員、霧霾該研究的關鍵主要作者本·k·d·皮爾斯博士討論了最近的這項研究，內容涉及該研究的地球大氣發現、潛在的上的生命始后續研究、美國國家航空航天局即將前往土衛六的何開蜻蜓任務以及他是否認為土衛六上存在生命。
皮爾斯博士告訴《今日宇宙》，霧霾過去涉及卡爾·薩根的關鍵實驗室研究發現，使化學反應發生的最高稀釋度（或添加水等溶劑）為100微摩爾，即大約百萬分之十（ppm）。他說，如果稀釋度太大，化學混合物中的分子將無法找到彼此。
“畢竟，早期地球是一個朦朧的地方，很像土星的衛星泰坦，”皮爾斯博士告訴《今日宇宙》。“這是因為40多億年前，地球有一個富含氫、甲烷和氮的大氣層，類似于土衛六！這些霧霾顆粒的有趣之處在于，它們本質上是生物分子雪花，也就是說，生命構建模塊的大聚合體結合在一起。當這些粒子在40多億年前沉降到地球表面并落入池塘時，化學鍵就會斷裂，你就可以得到一個富含生命建筑材料的池塘。我們想知道這種來源是否可以超過池塘中100微摩爾的閾值，這種濃度足以讓它們發生反應并開始形成核糖核酸（RNA）等第一個信息分子的過程。”
在這項研究中，研究人員在實驗室環境下創造了含有0.5%至5%甲烷的有機霧霾，并使用氣相色譜/質譜儀（GC/MS）分析了霧霾中的微量氨基酸和核酸堿基。此外，他們還將樣品加熱到200°C（392°F），以模擬樣品擱置在不適宜居住的表面上。然后，研究小組將他們的結果與計算機模型進行比較，以研究在相同環境中可能出現的核酸堿基數量。
皮爾斯博士告訴《今日宇宙》:“當我們模擬有機霧霾中的核堿基濃度時（利用我們的實驗數據），我們發現這種來源可能是迄今為止我們模擬的最豐富、最持久的來源。”“提醒一下，我們迄今為止研究的所有來源（隕石、行星際塵埃和大氣HCN）的濃度都低于100微摩爾；然而，現在我們終于找到了突破這一門檻的源頭。”
最終，研究小組發現，在地球上的“溫暖的小池塘”中，核酸堿基可能存在于Hadean地質時期。通過加熱實驗，研究小組確定這種樣本無法在高溫表面存活。最后，他們得出結論，有機煙霧只能在古老地球上富含甲烷的大氣中產生生命的組成部分，“但不會豐富到創造一個不適于居住的表面，”皮爾斯博士在《今日宇宙》雜志上指出。鑒于這些令人難以置信的發現，正在進行或計劃進行哪些后續研究？
“我目前正在建造一個新的實驗裝置，將用于我在普渡大學地球、大氣和行星科學系的實驗室，該實驗室將于2024年秋季開放，”皮爾斯博士告訴《今日宇宙》。“這個實驗室被稱為起源和天體生物學研究實驗室。這項實驗將允許我的新研究小組同時模擬早期地球的大氣化學（例如HCN和有機霾的產生）和池塘化學。我們最初的目標將是利用這一點來演示在模擬早期地球環境中產生生命的第一個信息分子，如RNA .”
這項研究正值美國國家航空航天局計劃將其蜻蜓任務發送到土衛六，該任務目前計劃于2028年7月發射，并于2034年在“香格里拉”沙丘地帶著陸。蜻蜓是一架四軸飛行器，其目標是在土衛六周圍“跳躍”尋找土衛六潛在宜居性的證據，目前計劃的任務時間表為10年，其中科學階段為3.3年它的科學有效載荷將由質譜儀、伽馬射線和中子光譜儀、地球物理學和氣象學包以及一套顯微鏡和全景相機組成。
蜻蜓計劃在泰坦日運行，并在夜間停留在地面上，每次持續大約8個地球日或192小時。目前的假設是，蜻蜓單次電池充電能夠飛行16公里（10英里），其電池由多任務放射性同位素熱電發電機（MMRTG）組成，可在夜間充電。MMRTGs在太空任務中有著成功的歷史，因為它們目前被用于為美國國家航空航天局的好奇號和毅力號火星車提供動力。但是蜻蜓將如何貢獻或反駁這項研究的發現呢？
皮爾斯博士告訴《今日宇宙》，“鑒于土衛六上有成噸的有機霾，我們可以預計其表面含有保存下來的有機霾顆粒，這些顆粒富含生命的組成部分。蜻蜓將包含一個質譜儀，并將能夠表征這些粒子中的生命組成部分，以潛在地驗證我們的實驗室研究。”
土衛六有著豐富的探索歷史，幾十年來無數的航天器讓我們對這個神秘的世界有了更深入的了解，它不僅是整個太陽系中第二大衛星，也是唯一一個擁有厚厚大氣層的衛星。雖然美國國家航空航天局的先鋒11號、旅行者1號和旅行者2號飛船上的相機由于月球濃厚而朦朧的大氣層而無法拍攝土衛六的表面，但美國國家航空航天局的卡西尼號飛船首次成功地使用其紅外相機拍攝了土衛六的表面。正是這些圖像證實了先前的假設，即土衛六擁有液態甲烷和乙烷湖，它們只能在極冷的溫度下存在，土衛六的表面溫度為–179°C（–290°F）。
卡西尼號攜帶了歐洲航天局的惠更斯探測器，該探測器與軌道航天器分離并降落在土衛六表面，發回了只能在液態條件下形成的圓形巖石的表面特征。但是，考慮到土衛六可能與早期地球相似，有甲烷大氣層和液態湖泊，我們會在土衛六上發現生命嗎？
皮爾斯博士在接受《今日宇宙》采訪時表示:“土衛六上唯一的宜居環境位于地表深處，如果沒有鉆頭或間歇泉向地表噴出物質，就不容易到達那里。”“因此，我不確定未來幾十年我們是否會把目光投向蜻蜓以外的最佳地區。我也很難想象土衛六上的生命起源，因為我們目前最好的假設涉及池塘的干濕循環，而這在-180攝氏度的土衛六上是不可能的。然而，如果我在過去十年里從科學中學到了什么，那就是我們經常被新的發現證明是錯誤的，我絕對歡迎它！看看總是更好，以防萬一。”