探测器在彗星上发现构成生命的基本原料

罗塞塔飞船携带的菲莱登陆器在丘留莫夫－格拉西缅科彗星(67P)上发现氮和氨基酸等构成生命的关键成分。

新的图像显示了菲莱在彗星的着陆点和它在附近的测量点。图片来源：ESA/ROSETTA/NAVCAM

科学家从67P/丘留莫夫－格拉西缅科彗星（Churyumov-Gerasimenko）上得到的最新数据分析发现，该彗星拥有可以形成糖和氨基酸的分子，而我们知道糖和氨基酸是组成生命的基石。虽然距离找到真正的生命还有十分漫长的路要走，但是这些数据证明了，这些最终转化成地球上的生物体的有机化合物，在太阳系的早期便已经存在。

这些研究结果发表在《科学》期刊上的两篇独立论文中。两篇文章分别基于在彗星登陆器“菲莱”上两个不同的仪器的数据，一台属于德国领导的彗星采样和成分分析（COSAC）团队，而另一个属于由英国领导的托勒密（Ptolemy）团队。

这些数据最终为欧洲航天局在22年前提出的问题提供了一些线索。早在罗塞塔任务于1993被批准时，其中一个目标就是确定在彗核中的挥发性化合物的成分。现在我们有了这个问题的答案，或者至少，一个可能的答案：彗核中的挥发性化合物是多种不同分子的混合物。水、一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2），这些成分的存在并不太令人惊讶，因为这些分子已经在彗星附近被检测到许多次了。但COSAC和托勒密小组都发现了种类异常繁多的其他化合物，这将需要科学家们进一步的努力来解释。

在此阶段，我应该进行一下利益相关声明：我是托勒密团队的一名合作研究者，但没有参与论文的写作。但是，托勒密的项目负责人，以及论文的第一作者，是我丈夫伊恩（Ian Wright）。

有了这个说明，我希望读者们可以相信，我不会肆意抨击其中一组数据，亦或是尽情称颂另一组数据。我要做的是讨论这两个团队已经达成的结论，因为，虽然他们在类似的时间做了类似的测量，但他们对于 数据的解释有些许不同。这不是对于科学家们的批评，而是对数据的复杂和解析质谱的困难的真实反映。

解密数据

这两组的仪器是什么？或许更确切地说，这两组的仪器分析的是什么？COSAC和托勒密的仪器都是既有气相色谱仪的功能，也有质谱仪的功能。在质谱模式，它们可以加热化合物使其汽化，把分子上的电子剥离下来，观察由此产生的离子的质量和电荷之比（质荷比，m/z）。在气相色谱模式，则是利用每种成分通过一个非常细的长柱体达到电离室和探测器的时间不同，来分离的混合物。

无论哪种方式，其结果是一个质谱，展示出了基于分子的质荷比，混合物中各个成分的比例。

不幸的是，分析工作到这并没有结束。如果如此简单的话，那么有机化学家就很快就会失业了。事实上，大分子会分解成更小的分子，其特征性的裂解规律则取决于原分子中的化学键。例如，乙烷的质荷比是30，所以在质谱中看到一个质荷比为30的峰值可能来自乙烷，也可能来自于一个更大的分子，这种分子在电离室中分解成了乙烷以及其他的东西。

同理可得，质谱中的一个质荷比为30的峰值可以也是甲醛。或者它可能来源于聚甲醛的裂解产物。又或者它可能是其他46个质荷比为 30的化合物中的一种。搞清楚这到底是什么物质是一个艰难的工作，这也是我只学习了一年后，就放弃了有机化学的主要原因，因为有太多的化合物需要学习。

当然，小组并没有单独确定每一个峰值的成分，他们从裂解所形成的一系列峰值来着手。这对于研究有一定的帮助，因为现在有更多的化合物以及化合物碎片的组合可以进行匹配。

那么，我们可以从中得到什么结论呢？事实上，多的有些惊人。两个小组得出了相同的结论吗？某种程度上是的。他们都检测到了对于糖类的形成很重要的化合物，而糖 是形成DNA的“骨干”。他们也同时注意到含硫物质非常稀少，这很有趣，因为硫在太阳系中丰度很高 ，而且硫极易于结合到有机化合物中。

COSAC 团队表明，含氮物质可能相对丰富，而托勒密团队发现的含氮物质较少。这是很重要的，因为氮是生命的基本要素，也是氨基酸的基本组成部分。相反，托勒密的团队发现了大量的二氧化碳，而COSAC 团队并没有检测到很多。

这些差异可能与取样位置有关，COSAC 从菲莱着陆器的底部取得材料，而托勒密团队则从顶部取样。是不是托勒密获取了彗星气体，而COSAC 采集到了短暂的着陆时扬起的尘土？如果真的是这样，那么两个团队的实验提供了非常棒的互补的数据集。

最重要的是，这两组数据都显示了，生命的要素存在于一个形成于早期太阳系的物体之中。彗星像信使一样，在整个太阳系中运送水和尘埃。现在我们已经确切地知道，在太阳系漫长的45.67亿年历史中，生命的要素被广泛地播种。现在的挑战是找出它是否也在另外的哪一个星球生根发芽。

还有一件可以肯定的事情就是，现在两队都在祈祷，菲莱和罗塞塔的通信链路能保持稳定，以便他们能继续他们的分析。他们的研究才刚刚开始。

【作者介绍】摩妮卡•格雷迪，Monica Grady，来自英国开放大学（Open University），是托勒密团队的合作研究员。同时也是项目负责人教授伊恩•莱特的妻子，但她不是本文中讨论的科技论文的作者，她也没有参与论文的写作。（翻译：李韵琦  审校: 马宏）