一颗遥远行星的大气里测到了氨基酸,这算发现生命了吗?过去科学家可能会兴奋一下,但现在他们会先问:这些分子是"活"的,还是"死"的?
乔治亚理工学院的克里斯托弗·卡尔和同事最近搞了个新办法,专门用来区分这两件事。他们的思路挺有意思——不看分子是什么,而看分子有多"暴躁"。
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氨基酸这东西,地球生命离不开它,但宇宙里到处都有。月球土壤里有,彗星上有,陨石上也有。光检测到氨基酸,根本说明不了什么。卡尔团队换了个角度:活着的东西和死的东西,在"养"这些分子的时候,习惯完全不一样。
说人话就是:一个没生命的环境里,分子们自生自灭,碰上宇宙射线或者别的分子就反应,反应完了就消失。越活跃的分子越容易完蛋,最后剩下的都是老实巴交的。但生命系统不一样——它需要高活性的分子来干活,所以会特意留住这些"刺头"。结果就是,活的东西和死的东西,手里攒的分子"脾气分布"完全不同。
分子的"脾气"(也就是化学反应活性)取决于电子怎么排布。具体来说,就是最外层电子和下一个能填电子的空位之间,能量差有多大。差越小,分子越活跃,越爱搞事情。
卡尔团队算了64种氨基酸的这个能量差,包括很多地球生命根本不用的类型。然后他们去查了已知样本的数据——有的来自陨石、月球土壤这类非生命来源,有的来自真菌、细菌这类活物——用能量计算结果画出分子活性的统计分布图。这样一来,随便给个样本,都能算出它是活的概率有多大。
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拿这个方法试了200多个样本,准确率95%。卡尔自己挺满意:"这个方法妙就妙在特别简单,好解释,而且直接跟物理学挂钩。"
宇宙里的生命如果存在,大概率也是基于碳化学的。但"基于碳"和"跟地球一样"是两回事。这个新检测方法的好处就在于,它不预设外星生命得跟地球生命用同一套分子,只要那东西在"养"高活性分子,就能被揪出来。
当然,95%不是100%。还有5%的模糊地带,可能是样本本身复杂,也可能是方法还有没覆盖到的情况。但比起过去那种"测到氨基酸就激动"的粗放模式,这算是把找外星人的标准从"有没有"推进到了"活没活"的层面。
接下来有意思的问题是:如果哪天真的在系外行星大气里测到了这种"活性签名",我们该怎么确认那不是某种未知的非生命化学反应?卡尔的方法给出了一个物理基准,但最终的判断,可能还需要更多交叉验证。
毕竟,宇宙最擅长的就是给我们看没见过的把戏。
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