生命从哪来?科学家发现宇宙在自动生产生命原料

2026年,丹麦奥胡斯大学的两个科学家在实验室里造了个极端环境。

温度-260°C,接近绝对零度。气压接近零,必须不停抽气才能维持超高真空。然后用高能粒子轰击里面的分子,模拟宇宙射线的辐射。

他们在模拟星际空间,那些距离地球几千光年外的巨大尘埃云。

结果他们看到了一件让人激动的事:蛋白质的基础组件,肽链,在这种极端环境下自发形成了。

这个发现发表在《自然·天文学》上,意义重大。它意味着生命必需的复杂分子,不需要行星,不需要海洋,甚至不需要等恒星形成,就能在冰冷的星际尘埃上自己组装起来。宇宙,可能到处都在"生产"生命的原料。

奥胡斯大学副教授塞尔吉奥·约佩洛和博士后阿尔弗雷德·托马斯·霍普金森,在一个小真空腔里重现了星际空间的环境。这不容易。星际尘埃云的温度是-260°C,只比绝对零度高十几度。那里几乎没有气压,物质极其稀薄,而且充满了高能宇宙射线,不停轰击尘埃颗粒。

两位科学家要在地球上重现这种环境,必须把真空腔冷却到接近绝对零度,持续抽气维持超高真空,然后用匈牙利的离子加速器产生的高能粒子模拟宇宙射线。他们想知道:在这种极端环境下,分子会发生什么反应?

"我们已经知道,简单的氨基酸,比如甘氨酸,会在星际空间形成,"约佩洛说,"但我们想知道,更复杂的分子,比如肽,是否也能在尘埃颗粒表面自然形成,在这些尘埃参与恒星和行星形成之前。"

肽是什么?就是氨基酸连成的短链。当肽再连起来,就变成了蛋白质。而蛋白质是生命的基础。寻找蛋白质的前体,就是在寻找生命的起源。

实验开始了。研究人员把甘氨酸,最简单的氨基酸,放进真空腔。然后用高能质子轰击它,模拟宇宙射线的辐射。接着,他们看到了奇迹。

"我们看到甘氨酸分子开始相互反应,形成肽和水,"霍普金森说,"这表明同样的过程在星际空间中也在发生。这是朝着蛋白质在尘埃颗粒上形成迈出的一步,而这些尘埃后来会形成岩石行星。"

换句话说,在星际空间的冰冷尘埃上,生命的积木正在自己组装。这些尘埃后来会坍缩成恒星和行星。在这个过程中,那些微小的生命积木会一点点降落到新形成的岩石行星上。如果这些行星恰好在宜居带,那么生命出现的概率就会大大提高。

这个发现为什么重要?因为它颠覆了以前的认知。"我们过去认为,只有非常简单的分子能在这些尘埃云中形成,"约佩洛解释说,"传统观点是,更复杂的分子要等到气体开始凝聚成盘,最终形成恒星之后才会出现。但我们已经证明,情况显然不是这样。"

以前的理论认为,生命必需的复杂分子只能在行星形成之后,在海洋里,在适宜的温度和压力下,经过漫长时间才能合成。但奥胡斯大学的实验表明:不需要行星,不需要海洋,不需要适宜的温度。在-260°C的冰冷尘埃上,宇宙射线的轰击就足以让氨基酸自发连接成肽。

这意味着什么?意味着宇宙中这些基础分子的数量,远远超出我们之前的想象。

想象一下这个场景。在距离地球几千光年外的星际空间,漂浮着巨大的尘埃云。这些云团温度极低,物质极其稀薄,看起来空无一物。但实际上,在这些尘埃颗粒的表面,化学反应正在发生。宇宙射线轰击着冰冻的氨基酸分子,让它们相互连接,形成肽链。这个过程不需要生命干预,不需要特殊条件,它自然发生。

然后,这些尘埃云慢慢坍缩。在几百万年的时间里,它们形成新的恒星系统。尘埃凝聚成行星,那些微小的肽链分子,就这样降落到新诞生的岩石行星表面。如果这颗行星恰好在宜居带,温度适宜,有液态水,那么生命出现的概率就会大大提高。因为生命必需的基础组件,已经准备好了。

"最终,这些气体云会坍缩成恒星和行星,"约佩洛解释说,"一点一点,这些微小的积木降落到新形成太阳系中的岩石行星上。如果这些行星恰好在宜居带,那么生命出现的概率是真实存在的。也就是说,我们仍然不知道生命究竟如何开始,但像我们这样的研究表明,生命所需的许多复杂分子,在太空中自然形成。"

发现肽能在太空中自然形成,看起来可能是个小发现。但氨基酸连接成肽的化学过程是普遍的,这意味着同样的反应很可能也发生在其他更复杂的氨基酸上。"所有类型的氨基酸都通过同样的反应连接成肽,"霍普金森说,"因此很可能其他肽也在星际空间自然形成。我们还没有研究这个,但将来很可能会做。"

而且,氨基酸和肽不是生命唯一必需的积木。细胞膜、核碱基、核苷酸也都是必需的。这些是否也在太空中自然形成?目前还不知道,但约佩洛、霍普金森和他们在星际催化中心的同事们正在努力寻找答案。

"这些分子是生命的一些关键积木,"合作者、星际催化中心主任利夫·霍尔内克尔教授解释说,"它们可能积极参与早期的前生物化学,催化进一步的反应,最终导向生命。"

这个发现对寻找外星生命意味着什么?意义重大。如果生命必需的复杂分子只能在特殊条件下,在行星海洋里经过漫长时间才能形成,那么宇宙中有生命的地方可能很少。但如果这些分子在星际尘埃上就能自发形成,在恒星和行星诞生之前就已经存在,那么情况就完全不同了。

这意味着每个新形成的行星系统,都有可能从一开始就拥有生命必需的基础组件。这些组件不需要在行星上重新合成,它们已经准备好了,就等合适的条件让它们组装成生命。宇宙中潜在的生命摇篮,可能比我们想象的多得多。"我们已经发现许多生命积木在太空中形成,将来很可能还会发现更多,"约佩洛说。

奥胡斯大学的实验揭示了一个深刻的事实:宇宙本身就是个巨大的化学工厂。在那些看似空无一物的星际尘埃云中,在-260°C的极寒环境里,在宇宙射线的持续轰击下,化学反应正在发生。简单分子在变成复杂分子,生命的积木在自己组装。

这个过程不需要生命的指导,不需要智慧的设计,它只是自然规律的结果。在合适的条件下,化学反应会自发进行,复杂性会自发涌现。而宇宙提供了无数这样的"合适条件"。在无数的尘埃云中,在无数的恒星形成区,同样的化学反应可能正在同时发生。生命所需的原料,可能遍布整个宇宙。

"还有很多东西有待发现,但我们的研究团队正在努力回答尽可能多的这些基本问题,"约佩洛说,"我们已经发现生命的许多积木在太空中形成,将来很可能还会发现更多。"

从星际尘埃到生命,这条路有多长?我们还不完全知道。但奥胡斯大学的研究告诉我们,这条路的第一步,宇宙已经自动走完了。氨基酸在星际尘埃上形成,宇宙射线把它们连接成肽,这些肽降落到新形成的行星上,在合适的条件下,它们可能进一步组装成蛋白质,形成细胞膜,复制遗传信息,最终点燃生命的火花。

每一步都有无数未知,但至少现在我们知道:第一步不是障碍。宇宙在自动完成它。如果地球上的生命起源于此,那么其他星球上的生命也可能起源于此。宇宙在批量生产生命的原料,而我们可能只是无数使用了这些原料的星球之一。

外星生命,可能比我们想象的要普遍得多。

参考

Alfred Thomas Hopkinson et al, An interstellar energetic and non-aqueous pathway to peptide formation, Nature Astronomy (2026). DOI: 10.1038/s41550-025-02765-7