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数十亿年前,小行星长出"口香糖"了吗?

什么是“胶质”?大多数人可能从未考虑过这个问题,可能会回答说是一种可以放在嘴里的嚼性材料。但对科学家来说,他们可能会回答

什么是“胶质”?大多数人可能从未考虑过这个问题,可能会回答说是一种可以放在嘴里的嚼性材料。但对科学家来说,他们可能会回答说“富含氮的聚合片状物”,因为精确定义材料的化学成分对他们很重要。或者说至少他们这样称呼OSIRIS-REx航天器从贝努小行星采集样本中发现的一种有机物质类型。

铂金增强剂(样品上的“L”形)和一根钨丝微针(左)连接在来自小行星贝努的“胶”样品上。图:NASA

但更非正式地来说,科学家们开始称其为“太空胶水”,这一过程的形成让其中的一些人开始质疑当前的小行星形成模型。

研究人员几乎已经对本努的小样本进行了两年的研究,但仍定期发布令人着迷的结果。其中一个原因是样品需要进行复杂的测试。而这个特定的样本甚至比大多数样本经历了更极端的预测试处理。

为了隔离样本,研究人员不得不用铂金条加固它。然后他们在透射电子显微镜下将一根钨制的微针焊接到样本上,并将其与其他样本分离。

在分离后,该样本接受了包括电子显微处理、X射线光谱学、聚焦离子束和同步加速器在内的多项测试。经过所有这些测试之后,研究人员可以明确地说一点——这个样本是一种聚合物。

弗雷泽与博士·杰米·莫拉罗讨论了OSIRIS-REx任务。聚合物在地球上很常见,并构成了从塑料到你自己的DNA的一切。本质上来说,它们只是由分子重复链构成的有机化学基础。

在贝努小行星上发现的这种聚合物含有比典型的小行星样本更多的氧和氮,后者仅由碳和氢组成(就像煤炭一样)。作为其结构的一部分,它包含酰胺,这是氨基酸、因此蛋白质的组成部分,同时也包含胺,这些是常见塑料的基本构建块。

不过,仍有一个问题:这种“太空口香糖”究竟如何在贝努上存活了这么长时间。我们知道,贝努曾是更大一颗小行星的一部分,并且拥有热液喷口,这意味着小行星本身曾暴露于水中。

复杂的有机分子,比如“太空口香糖”,通常会在热水作用下溶解或分解。那么,这个特定样本是如何避免这种命运的呢?作者提出了一个可能的时间线理论,可以称之为“冷优先”理论。

在最初形成时,贝努小行星由氨冰、二氧化碳冰和尘埃组成。在这个“寒冷”阶段,温度低于-70℃,这些冰仍然会发生反应生成一种名为尿素碳酸盐的化学物质。随着时间的推移,这种活性化学物质将不同的块状物连接起来,形成了样本中看到的大分子链。

在放射性元素使小行星内部加热产生水之前,“塑料”聚合物膜已经形成,并且实际上具有防水性能,最终被岩石困在小行星表面,直到被一艘勇敢的太空探测器拾取。

该来自贝努的样本与其他来自龙神的小行星样本不同,后者聚合物链中的氮含量较多。这些差异表明,贝努的样本可能有地下独特的过程创造了特定的聚合物。

贝努的样本也不同于陨石,后者很可能因再入地球大气层以及在地球上环境中生存而受到污染,使得这类原始聚合物得以保存的可能性大大降低。最终,这篇论文为生命前化学物质可能在小行星上形成这一想法提供了更多证据,并且表明这些化学物质只需一点启动就能在地球上开始活动。

我们可能永远无法知道生命是如何在地球上开始的确切过程,但对太阳系中有机分子丰富性的日益了解展示了它们在其他太阳系中的可能性——无论以“口香糖”的形式还是其他形式。

文中核心信息奇奇参考自论文 "Bio-essential sugars in samples from asteroid Bennu"(自然地球科学,2025 年),本内容在此相关信息基础上编撰而成,其中配图,未标注出处者,均为自制或公开图库素材。