生命是因彗星而誕生的嗎?

分享至

生命的起源從古希臘時期到現在一直都是熱門的科學課題,其中一個說法是:彗星撞擊地球後,把上面的有機分子散播在地球上,進而發展出如今蓬勃的萬千生命。近期的一篇研究則針對這個論點進行模擬驗證。

撰文|許世穎

生命起源:胚種論?

地球上的生命是如何出現的呢?人類追尋這個問題的答案許久,早在古希臘時期就有許多討論。當時(古希臘時期)的主流想法認為:「複雜的生命會從對應的地方自己產生出來。」一個經典的範例就是:「腐肉會讓蛆蟲憑空出現。」

當然,這樣的說法到了現代顯然已經完全站不住腳。現在對於生命起源的基本共識是:「地球上出現了某些關鍵的化學分子,這些分子就像鑰匙一樣,會啟動後續一連串的化學反應,並逐漸發展出『生命共同始祖』,最後演化成萬千生命。」到底哪些分子是「生命之鑰」?目前還沒有定論,一些簡單的有機分子如胺基酸等都是熱門的研究對象。

然而,這些「生命之鑰」分子又是怎麼出現在地球上的呢?其中一個可能就是「從宇宙中跑到地球上來」。這個「來自宇宙」的概念原型其實在古希臘時期就出現了,提出的人是一名哲學家「阿那克薩哥拉(英:Anaxagoras;希臘語:Αναξαγόρας)」。他認為這個宇宙中存在許多生命體,這些生命體像蒲公英一樣散播,其中一些來到了地球上以後,成為了生命的始祖。他將這個概念稱為「Panspermia」,意思其實是「無所不在的種子」。

太空中的環境實在不適合生存!除了沒有空氣以外,還非常冷,甚至有滿滿的輻射線。這樣的話,生命真的有可能在太空中存活嗎?事實上,生命遠比我們想像中的頑強!科學家為了研究「生命在太空中的耐受度」,曾做了一系列的實驗。有些生物在太空環境中的耐受度超級強大!有暴露在太空環境中活下來的,甚至還有在太空中生育後代的案例!有興趣的讀者可參閱《探索外星生命 (1) 那些曾在、能在太空中存活的生物》。

到了現代,科學家借用了「無所不在的種子」這個概念,但在宇宙中散播的不一定是生命體,也可以是前文所提及的「生命之鑰」,這個論點也就同樣的以「Panspermia」命名,中文翻譯為「胚種論」(圖1)。

圖1:胚種論示意圖|來源:Silver Spoon Sokpop,CC BY-SA 3.0

 

生命之鑰是如何來到地球的?

這些漂流在宇宙中的生命之鑰要怎麼來到地球上呢?一個可能的媒介就是「隕石」或「流星」。隕石原先是太空中如彗星、小行星等的小天體,這些小天體在與地球擦身而過時,一旦被地球的重力吸引過來砸在地球上,就成為了我們口中的「隕石」。而隕石上如果帶有「生命之鑰」分子,也就有機會散布在地球上。

過去已經有不少太空計劃曾針對小行星與彗星上的成分進行研究。比如:日本宇宙航空研究開發機構 (JAXA) 的「隼鳥2號(はやぶさ2)」造訪了小行星「龍宮 (Ryugu, 1999 JU3)」;歐洲太空總署 (ESA) 的「羅賽塔 (Rosetta)」號太空船,登陸了「楚留莫夫-格拉希門克彗星(67P/C–G,圖2)」;而美國NASA的「星塵 (Stardust) 任務」則穿越了「維爾德二號彗星 (81P/Wild 2)」的彗尾,這些實驗採集到的樣本中都發現了胺基酸等有機分子!

 

圖2:(左)楚留莫夫—格拉希門克彗星 (67P/C-G) 的全貌;(右)登陸後拍攝的實景照片|來源:ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA,CC BY-SA 4.0

 

隕石都碎了,生命之鑰會安好嗎?

雖然過去在小行星和彗星上都找到過胺基酸(及其他有機分子),不過當它們成為隕石時,上面所攜帶的有機分子卻不一定能順利地散播到地球上。理由也不難想像,如果隕石的撞擊力道很大的話,其造成的衝擊與高溫可能會破壞掉原有的化學分子。因此,小行星和彗星作為「生命之鑰的傳播者」的可能性,仍需要許多研究。

近期一篇發表在《英國皇家學會報告 (Proceedings of the Royal Society)》期刊中的論文或許給了一些解釋的方向 [1]。這篇研究選擇彗星來進行研究。雖然根據科學家的估計,彗星撞擊地球的次數比小行星還要少,不過彗星在撞擊時能帶給地球的有機分子比小行星還要多。

這項研究中設定了一個中央有恆星的環境,離恆星愈近的地方愈熱,愈遠則愈冷。中間有一段區域能讓液態水穩定的存在,被稱為「適居帶」,意思是適合生命發展的區域,地球就位於太陽系的適居帶中。而距離最遠、最寒冷的區域,則是彗星的發源地。作者們模擬了一顆彗星從遠方撞擊適居帶中的行星狀況,並且找出有機分子得以留存在地球上的狀況。

藉由電腦模擬與數值計算的結果,本項研究找出了幾個影響彗星撞擊速度的因素:首先,行星本身的質量是其中的關鍵;質量小的行星引力比較弱,彗星砸上來的時候力道也比較小。其次,彗星砸在行星之前,如果能經過很多其他行星的話,由於受到其他行星的引力影響,也能降低彗星的撞擊速度。最後作者們還發現,恆星本身的質量至少要跟我們的太陽差不多,某些特定族群的彗星才能成功以低速撞擊行星。

作為結論,作者在這篇論文的結論中指出,如果彗星真的能將上面的化學分子帶給行星,促成生命起源的話,那麼未來將很有可能在符合上述條件的行星中找到生化相關的表徵。相反地,如果未來反而是在其他類型的行星上找到生物化學的表徵,則可能代表生命的起源並不是彗星上所帶有的生化分子。究竟生命起源的真相為何,得等待未來更多的觀測來告訴我們啦!

 

延伸閱讀:探索外星生命系列》、《外星生命跡象?JWST(應該)能找得到


參考文獻

  1. Anslow RJ, Bonsor A,Rimmer PB 2023 Can comets deliver prebioticmolecules to rocky exoplanets?Proc.R.Soc.A479: 20230434.
(Visited 202 times, 1 visits today)

分享至
views