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自然发生区:搜寻外星人请聚焦这里

2018-08-03 10:04 来源:科技日报

  左边是地球,右边是开普勒-452b。新研究指出,开普勒-452b接受了足够多的恒星发出的光,可能支持生命生存。图片来源:美国太空网

  英国剑桥大学官网8月1日发布公告称,该校科学家领导的团队最新发现了太阳系外的一组行星。每当有新系外行星现身,那个一直盘旋于人们脑海的问题就会浮现出来:新行星能否让生命繁衍生息?

  对此,科学家首先默认的回答是:要确认这颗行星是否位于宜居带,即行星与恒星之间的距离让行星表面可以存在液态水。

  但单靠水并不会制造生命,剑桥大学的最新研究指出,我们还必须考虑另外一点:行星是否受到了足够多的主恒星发出的紫外线辐射来创造生命的基石,此次发现的新系外行星正是受到了主恒星的这一“恩泽”,生命或许能在此像在地球上那样繁衍。而它们所在的区域,被称为“自然发生区”。

  有可能孕育生命的新系外行星露面

  来自剑桥大学卡文迪什实验室和医学研究委员会分子生物学实验室(MRC LMB)的研究人员发现,生命在像地球这样的岩石行星表面孕育的机会与其主恒星发出光的类型和强度有关。

  他们在发表于《科学进展》杂志的最新论文中提出,发出足够多紫外线(UV)的恒星可在围绕其旋转的行星上催生生命,这一过程类似地球生命的诞生。在地球上,紫外线为一系列化学反应提供了能量,这些反应产生了生命的基本组成部分。

  他们最新确定的这一系列行星,其主恒星发出的紫外线足以让这些化学反应在行星上发生,且这些行星位于宜居带内。

  论文第一作者、卡文迪什实验室和MRC LMB联合培养的博士后研究员保罗·瑞默说:“这项工作使我们能缩小搜索生命的最佳位置,它让我们更接近于解决我们在宇宙中是否孤独这一问题。”

  足够的紫外线很重要

  论文共同作者约翰·萨瑟兰教授此前曾开展了一项关于地球生命化学起源的研究,并在2015年发表论文指出,氰化物虽然是一种致命的毒药,但实际上也是孕育地球生命的原始汤中的一种关键成分。他们提出一个假设:撞向年轻地球的陨石带来的碳,与大气中的氮相互作用形成氰化氢。氰化氢天女散花般撒到地球表面,而太阳紫外线提供的能量,使其在地球表面以各种方式与其他元素相互作用。这些相互作用产生的化学物质生成了RNA的基础组成成分。

  在实验室中,萨瑟兰的团队在紫外灯下重建了这些化学反应,并生成了脂质、氨基酸和核苷酸前体,这些都是活细胞的必需成分。

  瑞默说:“我无意中看见了这些实验,作为一名天文学家,我的第一个问题始终是:你使用的是什么样的光,而他们这些化学家没有真正思考过这一问题,于是,我开始测量他们的灯发出的光子的数量,然后意识到,接下来应该将这种光与不同恒星发出的光进行比较。”

  随后,两个小组合作进行了一系列实验,测量当暴露于紫外线时,氰化氢和水中的亚硫酸氢根离子能以多快的速度形成生命的基本组成部分。然后,他们在没有光的情况下进行了相同的实验。结果表明,在黑暗中,氰化氢和亚硫酸氢盐一起生成了惰性化合物,其不能用于形成生命的基本组件;而在光下进行的实验确实产生了生命的必要组成部分。

  随后,研究人员将光化学与暗化学相比较发现,与太阳相同温度的恒星会发出足够多的光线,激活化学反应,让生命的基本组成部分得以在其行星表面形成;而冷恒星不会产生足够的光线来生成这些生命的组成部分,除非它们拥有周期性的强大的太阳耀斑,一步一步推动化学反应发生。

  应聚焦于自然发生区

  研究人员指出,这些能够接收到足够多的光来激活化学物质,且表面可能含有液态水的行星,位于所谓的“自然发生区”。

  已知位于自然发生区的系外行星中,有几颗已被美国国家航空航天局(NASA)开普勒太空望远镜探测到,包括开普勒-452b,它于2015年被发现,当时NASA称其为“在类似太阳的恒星的宜居区内第一颗接近地球大小的行星”。这颗行星被称为地球的“堂兄”,但它距离地球太远,以目前的技术无法对其进行精准探测。下一代望远镜,如NASA的“凌日系外行星勘测卫星”(TESS)和詹姆斯·韦伯望远镜,将有望能够识别和描述位于自然发生区内的更多行星。

  不过,研究人员也指出,根据最近的估计,可观测宇宙中有多达7×1020颗类地行星。如果在其他星球上存在生命,它们也有可能以与地球上完全不同的方式繁衍。

  瑞默说:“我不确定生命是多么偶然,但鉴于到目前为止我们只有一个例子,寻找最像我们的地方意义重大。”

  据美国太空网8月1日报道,瑞默已经计划好了下一步:他想使用氙灯,它与来自恒星的紫外线更接近,可以让他们更好地厘清RNA的形成发生于何处。

  (科技日报北京8月2日电)

(责任编辑:王蔚)

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