搜尋外星人應聚焦“自然發生區”

科技日報記者 劉霞

圖左是地球，右是開普勒-452b。新研究指出，開普勒-452b接受了足夠多的恆星發出的光，可支持生命生存。開普勒-452b是科學家確認的首顆位於其恆星的宜居帶且大小與地球相當的系外行星。圖片來源：美國太空網官網

據英國劍橋大學官網1日報導，該校科學家長官的團隊最新發現了太陽系外的一組行星。每當有新系外行星現身，那個亙古以來就一直盤旋於人們腦海的問題就會重新浮現出來：新行星能否讓生命繁衍生息？

對於這一問題，科學家首先默認的回答是，要確認這顆行星是否位於“宜居帶”，即行星與恆星之間的距離讓行星表面可以存在液態水。但單靠水並不會製造生命，劍橋大學的最新研究指出，我們還必須考慮另外一點：行星是否受到了足夠多的主恆星發出的紫外線輻射來創造生命的基石，新行星正是受到了主恆星的這一“恩澤”，生命或許能在此像在地球上那樣繁衍。

新系外行星浮出水面

來自劍橋大學卡文迪什實驗室和醫學研究委員會分子生物學實驗室（MRC LMB）的研究人員發現，生命在像地球這樣的岩石行星表面孕育的機會與其主恆星發出光的類型和強度有關。

他們在發表於《科學進展》雜誌的最新論文中提出，發出足夠多紫外線（UV）的恆星可在圍繞其旋轉的行星上啟動生命，這一過程類似地球生命的誕生過程。在地球上，紫外光為一系列化學反應提供了能量，這些反應產生了生命的基本組成部分。

他們最新確定的這一系列行星，其主恆星發出的紫外線足以讓這些化學反應在行星上發生，且這些行星位於宜居帶內。

論文第一作者、卡文迪什實驗室和MRC LMB聯合培養的博士後研究員保羅·瑞默說：“這項工作使我們能縮小搜索生命的最佳位置，它讓我們更接近於解決我們在宇宙中是否孤獨這一問題。”

足夠的紫外線很重要

這篇新論文是卡文迪什實驗室和MRC LMB之間持續合作的結果，匯集了有機化學和系外行星研究。它建立在當前論文共同作者約翰··薩瑟蘭教授此前對於地球上生命的化學起源的研究的基礎之上。

在2015年發表的一篇論文中，薩瑟蘭團隊提出，氰化物雖然是一種致命的毒藥，但實際上是孕育地球生命的原始湯中的一種關鍵成分。

在薩瑟蘭團隊提出一個假設：來自撞向年輕地球的隕石的碳，與大氣中的氮相互作用形成氰化氫。氰化氫天女散花般散到地球表面，在來自太陽的紫外光提供的能量下，氰化氫在地球表面以各種方式與其他元素相互作用。這些相互作用產生的化學物質生成了RNA的基礎組成成分。RNA是DNA的近親，而大多數生物學家認為，DNA是攜帶資訊的第一個生命分子。

在實驗室中，·薩瑟蘭團隊在紫外燈下重建了這些化學反應，並生成了脂質、氨基酸和核苷酸前體，這些都是活細胞的必需成分。

瑞默說：“我無意中看見了這些實驗，作為一名天文學家，我的第一個問題始終是：你使用的是什麽樣的光，而他們這些化學家沒有真正思考過這一問題，於是，我開始測量他們的燈發出的光子的數量，然後意識到，接下來應該將這種光與不同恆星發出的光進行比較。”

隨後，這兩個小組在實驗室進行了一系列實驗，以測量當暴露於紫外線時，氰化氫和水中的亞硫酸氫根離子可以以多快的速度形成生命的基本組成部分。然後，他們在沒有光的情況下進行了相同的實驗。

最新論文資深作者、卡文迪什實驗室的迪迪埃爾·奎洛茲教授：“在黑暗中也發生了化學反應，儘管比在光線中發生的化學反應慢，但它仍然發生了，我們希望弄清楚需要多少光才能讓光化學戰勝暗化學反應。”

研究表明，在黑暗中，氰化氫和亞硫酸氫鹽一起生成了惰性化合物，其不能用於形成生命的基本組件；而在光下進行的實驗確實產生了生命的必要組成部分。然後，研究人員將光化學與暗化學相比較，弄清楚了圍繞這些恆星軌道的行星可用的紫外光的數量，以確定化學反應在哪兒可被激活。

他們發現，與太陽相同溫度的恆星會發出足夠多的光線，讓生命的基本組成部分得以在其行星表面形成；而冷恆星不會產生足夠的光線來使這些生命的組成部分得以形成，除非它們擁有周期性的強大的太陽耀斑，一步一步推動化學反應發生。

應聚焦於“自然發生區”

研究人員指出，這些能夠接收到足夠多的光來激活化學物質，且表面可能含有液態水的行星，位於所謂的“自然發生區”。

已知位於“自然發生區”的系外行星中，有幾顆已被開普勒望遠鏡探測到，包括開普勒-452b，它於2015年被發現，當時NASA稱其為“在類似太陽的恆星圍繞的宜居區內的第一顆接近地球大小的行星”。這顆行星被稱為地球的“堂兄”，但它距離地球太遠，以目前的技術無法對其進行精準探測。下一代望遠鏡，如美國國家航空航天局的“凌日系外行星勘測衛星”（TESS）和詹姆士韋伯望遠鏡，將有望能夠識別和潛在描述位於自然發生區內的更多行星。

不過，研究人員也指出，根據最近的估計，可觀測宇宙中有多達7*1020顆類地行星。如果在其他星球上存在生命，它們也有可能或者將以與地球上完全不同的方式繁衍。

瑞默說：“我不確定生命是多麽偶然，但鑒於到目前為止我們只有一個例子，尋找最像我們的地方意義重大。”

據美國太空網8月1日報導，瑞默已經計劃下一步：他說他想使用氙燈，它與來自恆星的紫外線更接近，可以讓他們更好地厘清RNA形成發生於何處。

來源：科技日報 文中圖片除注明外均來自網絡

編輯：左常睿

審核：王小龍