寻找外星生命,一直以来,我们都是跟着水在找寻找。
因为地球所有已知生命,都离不开水这个通用溶剂,所有维持生命的生化反应,都要在水里才能发生。
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但2026年3月3日,麻省理工学院萨拉·西格尔团队联合卡迪夫大学等机构,在《生命》科学期刊发表的研究,彻底打破了这个固有认知:他们的研究认为,维持生命的溶剂不一定需要水,离子液体(ILs)与低共熔溶剂(DES),完全可以成为外星生命的生命溶剂。
这彻底改写了我们对外星生命的固有认识。
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要了解这项研究,我们先熟悉两个核心概念:离子液体是熔点低于100℃的盐类,靠离子键结合,和我们印象里上千度才融化的食盐完全不同。
低共熔溶剂则是多种简单化合物的混合物,单个组分熔点可能很高,但混合后熔点会大幅降低,靠氢键、范德华力等维系,常温甚至极低温下就能稳定保持液态。
对天体生物学来说,二者最核心的共同点是,能在液态水完全无法稳定存在的极端环境里,长期保持液态,维持化学反应的正常进行。
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它们的环境耐受能力和水比起来优势非常的大。
最关键的优势是极低的蒸气压:液态水在真空或稀薄大气里会瞬间蒸发,低温下冻结还会伴随体积膨胀破坏分子结构。
而离子液体的蒸气压比水低好几个数量级,低共熔溶剂蒸气压虽略高于离子液体,但也远低于水,二者几乎不会挥发。
哪怕在没有大气层的小行星、彗星上,它们也能以微米级液滴、超薄液膜的形式,安稳待在岩石缝隙、矿物孔隙里长期存在,根本不需要海洋、厚大气层,也不需要严苛稳定的气候。
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更夸张的是超宽的液态温度范围。
比如研究中提到的[NBu₃H][HFAC]离子液体,熔点低至-93℃,哪怕在太阳系边缘的极寒环境里也不会冻结。
还有不少种类能在数百摄氏度高温下保持稳定不分解,完全覆盖了从极寒冰质天体到近恒星炎热岩质行星的极端环境。
但光有液态还不够,能不能承载生命必需的复杂生化反应,这才是核心。
研究团队梳理海量实验数据后,得出了极具颠覆性的结论:他们统计了109种不同的离子液体,测试了52种蛋白质在其中的表现,发现在含水量≤5%的纯非水环境中,71%的蛋白质能完整保留天然三维折叠结构,70%能正常溶解,65%的酶还能维持可测量的催化活性。
要知道,这些蛋白质都是地球生命为水的存在量身演化的,那么,若有生命从诞生之初就适配了这类溶剂,生化系统的适配性只会更强。
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最有说服力的是,地球生命本身就给这套假说提供了一个天然佐证。
黄褐疯蚁会在体内合成离子液体,用来中和火蚁的生物碱毒液,是自然界中天然存在的生物源性离子液体。
而旱季完全脱水、遇水就能“复活”的复苏植物,会在干旱时在细胞内合成类似低共熔溶剂的混合物,用糖、氨基酸、有机酸调配出特殊液相,在无自由水的情况下保护蛋白质和细胞膜结构。
尽管目前没有直接证据证明这类天然低共熔溶剂在活细胞内,以独立宏观液相存在。
但大量间接证据已证实其生理功能,不少耐寒动物也会合成类似混合物抵御低温冻伤。
这说明,生命天生就具备利用这类非水溶剂的潜力。
更关键的是,合成这两类溶剂的原材料,在太阳系乃至全宇宙中遍地都是。
金星云层下方有大量浓硫酸和光化学反应生成的含氮有机物,这完全具备形成离子液体的条件。
而火星上遍布全球的高氯酸盐、硝酸盐、氯化物,都是现成的阴离子原料,搭配简单含氮有机阳离子,就能形成稳定液态环境。
就连彗星和小行星也不缺这些原料,罗塞塔号在67P彗星上就曾检测到了铵盐、有机胺、甘氨酸等核心组分。
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还有,它们的形成甚至不需要液态水参与,固体组分在适宜温度下直接混合就能生成,能在彗星地下孔隙中稳定存在,躲过近日点的极端环境,甚至能解决生命起源经典的水的悖论,很多生成生物大分子必需的脱水缩合反应,在水环境中很难自发进行,但在这类非水溶剂中却能顺利发生。
所以这套假说,直接把宇宙宜居带的边界拓宽了无数倍。
我们以前判断系外行星是否宜居,只看能不能留住稳定液态水,太冷、太热、大气层太薄,都会被直接排除。
但有了离子液体和低共熔溶剂,那些无大气层的岩质天体、完全失水的干燥行星、极寒冰质星球,也有可能存在生命,哪怕只有微米级的液态微环境,也足够支撑微生物生存繁衍。
当然,这套假说还需要大量的实验验证:行星环境中天然形成的这类溶剂,能在多极端的条件下保持稳定?生命必需的细胞区室结构,能不能在其中自发形成?
这些都是接下来要攻克的问题。
同时也要客观看待,这类微米级的液态微环境,现有系外行星遥感技术几乎无法直接探测,只有当它们的量足够大、改变了行星的表面或大气化学特征时,才有可能被未来的先进观测设备捕捉到。
但哪怕只是目前的发现,也已经打破了我们对生命的固有执念。
宇宙里的生命,未必都要走地球生命的路线,它们可能藏在我们曾经无视的荒芜星球里,用着完全不同的溶剂,构建着完全陌生的生化系统。
我们追寻了几十年的外星生命,或许只是需要换个方向,不再只盯着水的踪迹,而是去寻找那些不一样的生命之液。
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