小行星贝努中发现了构成生命的关键分子原料

早期太阳系是如何形成和演化的？地球上的生命又是如何起源的？

近日，在三篇新发表的论文中，三个研究团队在分析了从OSIRIS-REx（起源-光谱-资源-安全-风化层探测器）任务采集到的贝努小行星样本后，为解答这一系列重大问题提供新的线索。

贝努是一颗直径约500米的近地“碎石堆”小行星，可能是由一颗更大的母体小行星在剧烈碰撞中被打碎后形成的碎片重新聚集而成。贝努的母体小行星由太阳星云中的物质聚集而成，内部包含多种矿物和冰。（图/NASA/Goddard/University of Arizona）

生命必需的糖

在一项发表于《自然·地球科学》中，研究人员在贝努样本中发现了两种对地球生命至关重要的糖类：核糖和葡萄糖，其中葡萄糖是首次在地外样本中被发现。

尽管这些糖类本身并不能作为生命存在的证据，但结合此前在贝努样本中检测到的氨基酸、核碱基和羧酸，这些发现共同表明：构成生物分子的基本“积木”在整个太阳系中曾广泛存在。

对于地球生命而言，脱氧核糖和核糖分别是DNA和RNA的关键组成部分。DNA是细胞中遗传信息的主要载体；RNA则承担着多种功能，没有RNA，我们所熟知的生命将无法存在。RNA中的核糖构成了分子的糖-磷酸主链，将一串携带遗传信息的碱基连接在一起。

此前，已经有科学家在OSIRIS-REx带回的贝努样本中，发现了构成DNA和RNA的五种碱基以及磷酸盐。而此次核糖的发现意味着，构成RNA分子的全部关键成分，在贝努中都已备齐。

在小行星样本中发现核糖并非完全出乎意料。此前，科学家已在两块坠落到地球的陨石中检测到核糖。而值得注意的是，研究人员并没有在贝努样本中发现脱氧核糖。脱氧核糖是DNA的关键成分，它的缺失意味着，如果贝努是具有代表性的小行星，那么在早期太阳系的环境中，与RNA相关的核糖可能比脱氧核糖更为常见。

研究团队在小行星贝努样本中，发现了对生命至关重要的糖类——核糖（ribose）和葡萄糖（glucose）。这一发现是建立在此前已在贝努样本中发现的碱基、磷酸盐以及氨基酸的基础上取得的，进一步表明生命所需的分子原料可能是通过陨石被输送到早期地球的。（图/NASA/Goddard/University of Arizona/Dan Gallagher）

这样的结果为“RNA世界”假说提供了支持，根据这一假说：最早的生命形式主要依赖RNA来存储信息，并驱动生存所必需的化学反应。

神秘而古老的“太空口香糖”

在另一项发表于《自然·天文学》上的研究中，研究人员在贝努样本中发现了一种此前从未在太空岩石中见过的“口香糖”物质。这种令人惊讶的物质很可能形成于太阳系的早期阶段，当时贝努年轻的母体小行星正逐渐升温。

研究团队随后开展了一系列实验，以系统研究这种材料的性质。证据表明，这种奇怪的物质是以层状形式沉积在小行星中的冰粒和矿物颗粒表面。

而这种物质还具有柔韧性，甚至软塑料般的可塑特征。在处理样品的过程中，研究人员注意到，当施加压力时，这种材料会弯曲并产生凹陷。这种物质呈半透明状态，其化学组成也显示出与地球上聚氨酯相似的化学基团，因此被研究团队形象地称为一种“太空塑料”。

由 OSIRIS-REx 任务带回地球的小行星贝努的一枚微观颗粒，正在透射电子显微镜下被操控。为便于对该碎片进行进一步分析，研究人员首先在其表面加固了细薄的铂条（颗粒表面的 “L” 形结构），随后焊接上一根钨制微针以移动这枚微小颗粒。该小行星碎片的尺度约为30微米。（图/NASA/University of California, Berkeley）

不过，这种物质并非真正意义上的聚氨酯——一种结构高度有序的聚合物。这种物质的分子连接方式更加“随机”，而且不同颗粒之间的元素组成也存在差异。

通过追溯遥远过去在小行星内部发生的变化，研究人员不仅能够更深入地认识太阳系的早期演化，还能揭示生命所需的前体与分子原料如何在像本努这样的小行星推动下，被散布到太阳系各处。

丰富的超新星尘埃

在另一篇发表在《自然·天文学》杂志的研究中，为了进一步了解贝努母体天体形成的位置，以及它后来如何受到地质过程的改造，研究团队分析了贝努样本中两种不同岩石类型内发现的太阳前颗粒——也就是来自太阳系形成之前恒星的尘埃。

科学界普遍认为，在太阳系形成过程中，太阳前尘埃通常是充分混合的。然而，这些样本中所含的超新星尘埃数量，是此前研究过的任何天体材料的6倍，这表明，贝努的母体小行星形成于原行星盘中的一片富含垂死恒星所释放的尘埃的区域。

研究还显示，尽管贝努的母体小行星曾经历过广泛的流体作用改造，但在样本中仍然保留着一些受改造程度较低的物质区域，这为研究其起源提供了宝贵线索。

OSIRIS-REx即将从贝努崎岖表面采集样本的艺术概念图。（图/NASA/Goddard/University of Arizona）

这些碎片中保留了更高含量的有机物和太阳前硅酸盐颗粒，而众所周知，这类物质在小行星经历含水蚀变时极易被破坏。

它们能够在贝努样本中保存下来，令人感到意外，也说明有一部分物质在母体小行星内部成功逃过了后期改造。这项研究揭示了母体天体在形成过程中所吸积的太阳前物质具有高度多样性。

这些发现是探索地球生命起源过程中的重要里程碑。得益于对贝努的研究，科学家们正逐渐相信，构成地球生命的基本“积木”很可能来自太空。

#参考来源：

https://www.nasa.gov/missions/osiris-rex/sugars-gum-stardust-found-in-nasas-asteroid-bennu-samples/

https://physicsworld.com/a/components-of-rna-among-lifes-building-blocks-found-in-nasa-asteroid-sample/

#图片来源：

封面图&首图：NASA/Goddard/University of Arizona