编者按:以下文章经许可转载自The Conversation,这是一份涵盖最新研究的在线出版物。

科学家分析了来自67P/丘留莫夫-格拉西缅科彗星的最新数据,发现了可以形成糖和氨基酸的分子,而糖和氨基酸是我们所知生命的基石。虽然这距离发现生命本身还很遥远,但数据表明,最终转化为地球上生物的有机化合物存在于早期的太阳系中。
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过 订阅来支持我们屡获殊荣的新闻报道。通过购买订阅,您正在帮助确保未来有关塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事。
这些结果以两篇独立的论文的形式发表在《科学》杂志上,这些论文基于来自彗星着陆器菲莱上两个不同仪器的的数据。一篇来自德国领导的彗星采样与成分分析(COSAC)团队,另一篇来自英国领导的托勒密团队。
这些数据最终揭示了欧洲航天局22年前提出的问题。 1993年批准罗塞塔任务的既定目标之一是确定彗星核中挥发性化合物的成分。现在我们有了答案,或者至少是部分答案:这些化合物是许多不同分子的混合物。水、一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)——这并不太令人惊讶,因为这些分子以前曾在彗星周围多次被检测到。但是COSAC和托勒密都发现了范围非常广泛的其他化合物,这需要一些努力才能解释。
在这个阶段,我应该声明我与这项研究有利益关系:我是托勒密团队的合作研究员,但不是论文的作者。但是托勒密团队的首席研究员和论文的第一作者是我的丈夫伊恩·赖特。
在明确了这一点之后,我希望读者相信我不会对一组数据进行猛烈的抨击,也不会对另一组数据大加赞扬。我将要做的是研究这两个团队得出的结论——因为,虽然他们在相似的时间进行了相似的测量,但他们对数据的解释却略有不同。这并不是对科学家的批评,而是反映了数据的复杂性和解开质谱的难度。
解读数据
这两个仪器是什么?也许更重要的是,它们究竟分析了什么?COSAC和托勒密都可以作为气相色谱仪或质谱仪运行。在质谱模式下,它们可以通过剥离分子的电子并测量所得离子的质量和电荷(质量电荷比,m/z)来识别气化化合物中的化学物质。在气相色谱模式下,它们根据混合物中每种成分通过非常长且细的柱到达电离室和检测器所需的时间,来分离混合物。
无论哪种方式,结果都是质谱图,显示化合物混合物如何根据相对于电荷的分子质量(m/z)分离为各个组分。
不幸的是,这项工作并没有就此结束。如果事情如此简单,那么有机化学家很快就会失业。大分子会分解成较小的分子,其特征性的碎片化模式取决于原始分子中存在的键。例如,乙烷 C2 H6 的 m/z 为 30,这在光谱中可见。因此,峰值可能来自乙烷,也可能来自在电离室中分解成乙烷和其他物质的较大分子。
再说一次,它可能来自 CH2O,即甲醛。或者它可能来自多聚甲醛的分解。或者它可能来自其他46种物质中的任何一种,它们的 m/z 为 30。准确地弄清楚它是什么是一项艰巨的工作,这也是我仅一年后就放弃有机化学的主要原因——要研究的化合物太多了。
当然,这些团队并没有孤立地识别每一个峰,他们考虑了来自碎片化的一系列峰。这在某种程度上有所帮助,因为现在有更多化合物和化合物碎片可以匹配的组合。
那么,这把我们带向何方?事实上,我们拥有丰富的成果。各团队是否达成了相同的结论?某种程度上是的。他们都检测到了在产生糖的过程中很重要的化合物——糖会进一步形成DNA的“骨架”。他们还都注意到含硫物种的数量非常少,考虑到太阳系中硫的含量以及它很容易融入有机化合物中,这一点很有意思。

新图像显示了菲莱在弹跳并进行测量时在彗星上的着陆点。
COSAC 团队认为,含氮物种可能相对丰富,而托勒密发现的较少。这一点很重要,因为氮是生命的基本元素,并且是氨基酸的基本组成部分。相反,托勒密团队发现了大量的二氧化碳,而 COSAC 没有检测到太多。
这些差异可能与采样位置有关:COSAC 摄取了来自菲莱底部的物质,而托勒密则在顶部嗅探。托勒密是否吸入了彗星气体,而 COSAC 是否在短暂的着陆过程中被扬起的尘土呛住了?如果是这样,那么这些实验已经提供了非常互补的数据集。
最重要的是,这两组数据都表明,生命所需的成分存在于在太阳系历史早期形成的星体中。彗星充当信使,在整个太阳系传递水和尘埃——现在我们已经肯定地知道,生命的成分已经在太阳系 45.67 亿年的历史中广泛播撒。现在的挑战是发现它还可能在哪里扎根。
可以肯定的是,这两个团队都希望菲莱-罗塞塔的通信链接能够稳定下来,以便他们能够继续进行分析。这仅仅是个开始。
莫妮卡·格雷迪,在开放大学工作,是托勒密团队的合作研究员,也是首席研究员伊恩·赖特教授的妻子,但她不是本文讨论的《科学》论文的作者,也没有参与论文的准备工作。她接受 STFC 的资助,并且是 Lunar Mission One 的受托人。
本文最初发表在The Conversation上。阅读原文。