一茶匙尘埃颠覆教科书：生命构建模块或诞生于冰冻辐射

科学剃刀

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不到一茶匙的太空尘埃，正在改写关于生命起源的教科书。2023年，NASA的OSIRIS-REx探测器将从小行星贝努（Bennu）采集的样本送回地球。这批来自46亿年前太阳系诞生之初的岩石，最近接受了宾夕法尼亚州立大学团队的精密检视。研究结果令人惊讶：构成生命的氨基酸，或许并非诞生于温暖湿润的液态水环境，而是在极寒、强辐射的冰冻太空中悄然成形。 这一发现直接挑战了学界坚守数十年的传统假说。

温暖液态水假说遭遇挑战

过去几十年，科学界普遍认为氨基酸主要通过斯特雷克合成（Strecker synthesis）形成。这一机制需要氢氰酸、氨与醛酮类物质在液态水中发生反应，温度还得相当温和。正因如此，科学家一直在寻找那些曾拥有液态水海洋的古老天体，认为它们才是生命的"摇篮"。

图释：宾州州立大学团队分析了一块不比一茶匙大小的宝贵太空尘埃，使用了能够测量同位素、原子质量微小变化的定制仪器。图片来源：Jaydyn Isiminger / 宾夕法尼亚州立大学

然而，贝努样本中的甘氨酸（最简单的氨基酸，仅含两个碳原子）呈现出截然不同的化学指纹。宾州大学团队利用定制同位素质谱仪，精确测量了碳和氮同位素的细微差异。数据显示，这些氨基酸更可能形成于冰冻冰层中，并且长期暴露于宇宙辐射之下。这种环境指向太阳系外缘的寒冷区域，而非温暖湿润的内带。 "我们的结论翻转了传统剧本，"论文共同第一作者艾莉森·巴钦斯基（Allison Baczynski）表示，"生命构建模块的形成途径远比想象中多样，它们不依赖温暖液态水也能大量合成。

同位素指纹锁定冰冻起源

为了确认这一推断，研究团队将贝努样本与1969年坠落在澳大利亚的默奇森陨石（Murchison meteorite）进行了详细比对。默奇森陨石是有机化学研究的"黄金标准"，其氨基酸确实显示出液态水参与形成的同位素特征。

但贝努完全不同。它的碳氮同位素比例与默奇森存在系统性差异，暗示这两颗天体的母体诞生于太阳系化学性质截然不同的区域。默奇森可能来自小行星带内部，经历了温和的水热活动；而贝努的母体则很可能游荡在更寒冷、更偏远的外太阳系，在那里，放射性衰变和宇宙射线轰击冰层，催化了氨基酸的生成。 这种"冷合成"机制此前只在理论模型中存在，贝努样本首次提供了确凿的实验证据。

图释：宾夕法尼亚州立大学地球科学助理研究教授艾莉森·巴钦斯基（左）与宾州州立大学地球科学系博士后研究员奥菲莉·麦金托什共同领导了这项研究。他们使用专用设备研究样本并检测甘氨酸——最简单的氨基酸，一种微小的两碳分子，是生命的基本构件之一。图片来源：Jaydyn Isiminger / 宾夕法尼亚州立大学

新发现还带来了更深层的不解之谜。氨基酸具有手性，就像左手和右手互为镜像。传统化学认为，非生物过程产生的左右手分子应该具有完全相同的同位素组成。但贝努样本中，谷氨酸酸的两种镜像形式却显示出截然不同的氮同位素值。

"为什么两个镜像分子会携带不同的氮信号？我们目前毫无头绪，"巴钦斯基坦言。这一异常暗示，早期太阳系中可能存在某种未知的选择性机制，优先在特定手性分子中富集了氮-15。这不仅关系到生命起源的化学细节，更可能触及生命为何最终选择了特定手性（地球上生命几乎都使用左手氨基酸）这一根本问题。

中国深空采样任务蓄势待发

贝努样本的分析热潮，也为中国即将展开的小行星探测提供了关键参照。2025年，中国天问二号任务将发射升空，目标是小行星2016 HO3（振荡天星）。这不仅是一次技术验证，更是中国首次小行星采样返回任务。与OSIRIS-REx类似，天问二号将采用"触碰即走"的方式采集表面物质，最终将这些原始太阳系的"时间胶囊"带回地球。

图释：参与该研究的宾夕法尼亚州立大学科学家（从左到右）分别是地球科学教授克里斯托弗·豪斯和埃文·普大学地球科学教授凯瑟琳·弗里曼，宾州州立大学地球科学系博士后研究员奥菲莉·麦金托什，地球科学助理研究教授艾莉森·巴辛斯基，以及地球科学博士候选人米拉·马特尼（未入镜）。图片来源：Jaydyn Isiminger / 宾夕法尼亚州立大学

在地面研究层面，中国科学院地质与地球物理研究所、紫金山天文台等机构已建立起世界领先的天体化学分析平台。中国科学家在氨基酸磷酰化活化机制、陨石有机质演化等领域已有深厚积累。贝努样本揭示的"冷合成"路径，为中国研究团队提供了全新的理论框架。当天问二号带回属于中国的原始小行星样本时，我们将有能力检验：这种冰冻辐射环境下的氨基酸合成，究竟是太阳系外缘的特例，还是遍布原始星云的普遍机制。

从默奇森到贝努，人类对宇宙生命原料的认知正在从"单一温床"转向"多元工厂"。一茶匙尘埃足以颠覆既有范式，而更深空的采样返回，或许将彻底解开生命起源的终极谜题。

参考文献

Baczynski, A. A., et al. (2026). Multiple formation pathways for amino acids in the early Solar System based on carbon and nitrogen isotopes in asteroid Bennu samples. Proceedings of the National Academy of Sciences. DOI: 10.1073/pnas.2517723123

Pennsylvania State University. (2026, February 9). Building blocks of life discovered in Bennu asteroid rewrite origin story. Phys.org.