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地球真沒什麼特別的!生命的元素在宇宙中隨處可見,這意味著什麼?
2021/09/21
2021/09/21
 

哇!真的第一次見哎,知識不會,衹是姿勢不對;科學凡此種種,用人話講才能聽懂

文/天空之城團隊

 

或許,生命在宇宙中非常普遍。既然構成生命的元素在宇宙中如此常見,它們之間結合為生命的機率怎麼會低呢?

最近即將在《天體物理學報》增刊中發表的論文,有望回答困擾人類許久的問題:宇宙中到底有沒有地外生命?

(圖片說明:宇宙中是否存在其他生命?)

對于這個問題,人類是沒有能力通過航天器前去其他星球一一直接觀測的,所以只能借助各種各樣的間接手段。通過判斷其他天體上是否具備我們認為的孕育生命所需的必要條件,從而推測它們是否具備孕育生命的基礎。所以,這個問題的答案,很大程度上還是要從我們地球上尋找。

生命是複雜的有機體,離不開各種各樣的有機化合物。因此,有些科學家就是從這方面入手,通過尋找宇宙中的有機物來推測地外生命存在的可能。

在地球上,有機物的種類極其繁雜,正是有了這些多種多樣的有機物相互結合,才形成了有機體創造了生命。然而,這些複雜的化合物到底從何而來,卻在數十年的時間裡始終讓科學家們困惑不已。

(圖片說明:系外行星假想圖)

最近有研究表明,地球上最早的那些支持生命的有機物可能是在星際空間形成的。這就讓人聯想到了另一個問題:如果這些物質彌散在銀河系的星際空間,那麼它們是否會去太陽系以外的其他系統或者行星上呢?

英國里茲大學的天體物理學家John Ilee表示:「我們發現這些複雜有機分子的環境,和我們認為能夠形成行星的位置以及時間點都非常遙遠。我們想更加精確地瞭解這些分子有多少能夠出現在行星出生的區域——原始行星盤中,以及它們存在的具體位置。」

所以,他帶領著一支國際天體物理學家團隊進行了這方面的研究,尋找著銀河系中那些即將孕育出新的行星的系統,並且尋找其中的生命化學物質。

(圖片說明:銀河系)

說起來容易做起來難,隔著幾十、幾百光年,去判斷某個系統中有哪些化學物質,確實是非常不容易的事情。所幸我們還有一個強大的工具——光譜。我們不需要跑過去用顯微鏡或者化學實驗來鑒定那些分子,而是通過恒星的光芒穿透某種分子時所產生的光譜特徵,就能夠判斷它們的存在。

這就對系統本身提出了要求:這些原始行星盤不僅要足夠近,以便于科學家的觀測,而且角度還要恰到好處,才能讓恒星的光能夠穿過原始行星盤之後抵達地球。換句話說,地球要位于這個行星盤所在的平面上。

(圖片說明:阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列)

當然,宇宙這麼大,滿足這種條件的原始行星盤還是可以找到的。他們一共找到了5個合適的原始行星盤,並進行了觀測。觀測的設備,就是位于智利的阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列(ALMA)。這是當今世界上最強大的望遠鏡之一,可以幫助科學家們尋找遙遠宇宙中的有機物。

該團隊進行了許多方面的研究,其中一項的重點是尋找兩種有機物,分別是氰化氫和腈(其他氰化物)的比例。我們知道,氰化氫(溶于水就是氫氰酸)是一種恐怖的劇毒物質,毒性非常強。然而,這種可以殺死生物的化學物質,卻被認為是生命的基礎,因為它可以為生命化學提供碳和氮,這些都是生物體內必不可少的元素。

(圖片說明:遙遠的原始行星盤中也有大量的有機分子)

令人興奮的是,他們的分析結果非常喜人。

從2018年開始,這項觀測就開始了,研究團隊收集到了超過100TB的資料,花了2年的時間進行分析,確定了這些系統中的確有大量的有機分子。不僅如此,它們普遍存在于預計形成小行星和彗星的區域,而地球上的有機分子就極有可能是通過這些小天體的撞擊而獲得的。

除此之外,他們還對三個大體積的有機分子——氰基乙炔(HC3N)、乙腈(C2H3CN)和環丙烯(c-C3H2)在五個原始行星盤中的分佈進行了分析。通過繪製出來的密度和分佈圖,研究人員發現這些即將形成的系統和我們的太陽系非常類似。它們不僅集中在原始行星盤的內部(地球也屬于太陽系內側的行星),而且豐度也比此前的模型預測高了100倍。

(圖片說明:不同的顏色代表不同的有機分子)

在另外的一項研究中,科學家還發現了兩個名為HD 163296和MWC 480的恒星周圍的原始行星盤存在速度上的小波動,這暗示著這兩顆恒星周圍都有比較大的氣體巨星存在。這和太陽系也很類似,我們的太陽系中就存在著木星、土星這樣的巨型行星,甚至被認為阻擋了大量的小天體,防止它們撞擊地球,為地球生物的平穩演化提供了保障。

綜合這次研究的成果,再考慮到銀河系中存在著的大量岩石行星,以及太陽系內水資源的普遍性,讓人意識到不論是太陽系還是地球,在宇宙中似乎真的沒有想象中那麼特殊,甚至和它們相比還有些遜色,同時也對地外生命的出現充滿了期待和信心。

當然了,正如長得高也不一定就會打籃球一樣,有了這些有機物也不代表它們一定能形成生命。想要孕育生命,還需要滿足許多條件,比如合適的溫度、像水這樣的溶劑、能夠抵禦輻射的大氣層以及磁場等等,都是非常必要的。

不過,當我們意識到這種有機物在銀河系內可能很普遍時,就知道了雖然某個系統不一定有生命,但整個銀河系孕育地外生命的機率遠比我們想象的要高。或許在銀河系的某個角落,有一顆行星上的有機物已經結合成了生命,等著我們去發現呢。

 

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