尋找生命起源的新轉折

美國的SETI研究所的弗裡德曼·弗倫德教授在探索尋找生命起源方面有了一個迷人的新發現。

在遙遠的過去，當生命出現在地球上時。沒有人知道那具體是什麼時候，但它一定是至少35億年前，可能38億年甚至43億年前，也就是在地球被早期太陽的氣體、塵埃和星子星盤環繞中，這些塵埃和氣體被漸漸吸積之後不久。

如果生命起源的時間有很大的不確定性，那麼生命是如何開始的就更加不確定了。正如人類所知，生命的一個必要條件是，在早期地球的某個地方，有機分子的團塊必須聚集在一起形成一個"系統"，可以自我複製和繁殖。這項工作並不容易，它需要碳、氫、氧和一些氮、硫組成的複雜大分子。利用這些元素的化學符號，我們可以稱它們為CHONS。

因此對於瞭解大自然如何產生巨大而複雜的CHONS是具有挑戰性的，沒有它，第一個自我複製的系統將永遠不會從前生物地球的混亂中形成。這些chons必須含有羥基、羧基、氨基和硫官能團。他們一定能用細胞膜形成囊泡。囊泡的細胞膜上一定有跨膜官能團，這些官能團允許質子和離子以產生濃度梯度和跨膜電位（一種能量形式）的方式進出。

但不幸的是，科學界還沒有弄清楚大自然是如何產生大量的chon的，而這些chon肯定是形成這種原始細胞和給生命一個開始的機會所必需的基礎。而對於更小的有機分子，如氨基酸也很容易製造出來，例如通過放電模擬早期地球上的雷擊就可以產生這種有機分子。而真正的挑戰是大自然如何能夠建造出更大的多功能複雜的穹窿。

氨基酸很容易製造，例如通過放電模擬早期地球上的雷擊

幾十年來，人們一直在探索如何在合理的早期地球條件下，在大氣、淡水或海洋中，藉助紫外線或高能X射線和伽馬射線，在高溫和低溫、高壓和低壓條件下，組成這種chon。儘管科學界付出了所有努力，但目標仍然難以捉摸，科學界不得不開始另闢蹊徑。

一個被廣泛接受的觀點是，年輕的地球受到了最原始的碳質球粒隕石的強烈轟擊，這些隕石可能在星際塵埃雲中積聚，整個太陽系由此形成。我們可以在夜空中看到這些塵埃雲在我們銀河系的發光平面上形成了暗帶。

塵埃雲中的納米礦物顆粒具有精細碳氫化合物的光譜特徵，事實上，近幾十年來落在地球上的碳質球粒隕石中含有豐富的chon，其中一些在用水萃取時形成水泡，另一些則含有羧基、氨基和硫功能。在早期的地球上，這樣的物質形成生命體的可能性比較大，他們可以提供一條通向生命的道路。所以，地球上生命的存在的結果，要歸功於40多億年前從太空中釋放出來的有機物。這是一個偉大的設想，並在科學文獻中被引用並廣為傳播。

然而，當人們深入研究它的根源時，發現這個想法在科學界引起了失望，因為，儘管一些化學、物理、地球科學和天體生物學方面的最優秀的科學家使用最先進的研究方法，經過了幾十年的努力，仍然無法弄清楚自然是如何產生的。這些大的、複雜的、多功能的食物，如果沒有它們，我們所認知的生活就不可能開始。

就像人類思想史上經常發生的那樣，在不確定的時代，想象可能會變成更大的未知。這似乎發生在人們普遍對無法在生命起源領域取得真正進展感到沮喪的情況下發生。在這種情況下，想象形成了巨大空間。

因此，也許在外界，尤其是在廣闊的太空中，化學反應可能在地球上沒有等價物。也許，當恆星到達生命週期的盡頭，在災難性的爆炸中死亡時，凝聚在熾熱恆星流出中的礦物顆粒就能夠獨特地產生這些複雜的chon。

也許在外面，在廣闊的太空中，化學反應可能在地球上沒有等價物

也許與星際介質中塵雲有關的有機物就是這樣發生的，它們被整合到碳質球粒隕石中，這些瀝青黑色的，富含有機物的非常細顆粒的基質團塊，可能形成在銀河系平面的這些巨大的塵雲中。也許早期的地球確實捕獲了許多這些含碳球粒隕石，並與chons一起播種，生命最終會從中產生。

以這種方式提出這個問題暴露了許多聰明的化學家、物理學家、地球科學家和天體生物學家所採取的基本方法的一個缺陷。幾十年來，他們的重點一直是在氣體、液體和流體相發生的化學反應，包括超臨界條件下，在氣體-流體、氣-固和液-固界面，甚至在粘土礦物內部發生的化學反應。

在接近真空的太空中，在垂死恆星的外流中，礦物顆粒的凝結是一個明顯不同的過程。它是在氫、一氧化碳、水、氮和硫的存在下從汽相直接轉變為固態的過程。在這個過程中，氣體成分被併入固體基質中。顆粒越小，進入的氣體成分越多。一旦進入內部，C、H、O、N和S相互作用，形成化學鍵——朝著CHONS邁出了關鍵一步。

參與這一領域的科學家從未考慮過活性氣體溶解在地球深處的岩漿中的可能性

生命起源這一領域的科學家們雖然才華橫溢，但他們從未考慮過在地球深處溶解在岩漿中的活性氣體——水、一氧化碳和二氧化碳，甚至氮和硫——可能會融入從地球岩漿中結晶出來的每一種礦物顆粒中。不過，不是高濃度，而是非零濃度。在冷卻過程中，固體基質中的C、H、O、N和S相互作用，形成化學鍵——朝著CHONS邁進了一步。

因此，有人建議沒有必要仰望太空，仰望含碳球粒隕石，向地球輸送chons，chons是生命可能產生的寶貴有機物。但不必擔心，任何這樣的交付過程都只能發生在40多億年前對年輕地球的猛烈轟炸期間。與此相反，有一種截然不同的選擇，那就是地殼中的岩石在其礦物基質內產生chon，當它們在地球表面風化時釋放出來。

即使單位體積岩石中的chon數量非常小，數十億立方公里的岩石在千古年代就已經風化了。累積起來，它們一定向地球表面環境注入了大量的chon。不缺乏為潛在的生命給予和維持生命的有機物。