生命的本源可能并不是水，而是一種名為“甲酰胺”的有機(jī)化合物。根據(jù)一項(xiàng)新研究，甲酰胺或許扮演水的角色，充當(dāng)?shù)厍蛟缙谏娜軇軌蛉芙夥肿樱?。研究指出天然濃度的放射元素環(huán)境能夠形成甲酰胺。

放射元素沉積物附近的小水池能夠形成甲酰胺

從最為原始的單細(xì)胞生物到現(xiàn)存的種類繁多的復(fù)雜多細(xì)胞生物，水對(duì)生命不可或缺。水溶解生命所需的有機(jī)分子，例如氨基酸和糖；水為細(xì)胞輸送營養(yǎng)，同時(shí)還攜帶信號(hào)分子，幫助細(xì)胞之間進(jìn)行通訊。不過，水也有陰暗的一面，會(huì)分解核酸和蛋白質(zhì)等生命構(gòu)件。這也就是所謂的“水的悖論”。

分布非常廣泛

甲酰胺分布廣泛，恒星形成區(qū)也有這種物質(zhì)的存在

我們的單細(xì)胞祖先如何形成？甲酰胺可能是關(guān)鍵所在。這種化合物由氰化氫的水解形成，氰化氫則由氫、碳和氨形成。甲酰胺的分布非常廣泛，不僅地球上有，星際云的恒星形成區(qū)、彗星，甚至于星際介質(zhì)，都有這種物質(zhì)的存在。甲酰胺與二氧化鈦、蒙脫石粘土、獨(dú)居石、磷灰石、含鐵礦物和鋯促成了糖、核苷堿基和氨基酸的形成。核苷堿基是RNA的構(gòu)件，氨基酸是蛋白質(zhì)的構(gòu)件。

天然核反應(yīng)堆

早期地月系統(tǒng)藝術(shù)概念圖。地球表面遭受大型撞擊，巖漿噴涌而出

這些反應(yīng)如何在生命起源前的地球發(fā)生？在原始海洋，甲酰胺的濃度很低，比重只有百萬分之一，即使形成也會(huì)很快分解。只有甲酰胺的濃度接近純凈物，且與上述礦物質(zhì)保持接觸的情況下，這些反應(yīng)才能成為可能。此外，形成生命所需的化合物還需要大量熱量，溫度必須超過水的沸點(diǎn)。對(duì)于整個(gè)海洋或者湖泊來說，這種溫度升高幾乎不可能。但在面積較小的環(huán)境，例如地?zé)釃娍诟浇纳沉；蛘咚荩瑒t存在這種可能性。

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，將水、氰化氫和放射性礦物混合，能夠生成甲酰胺。在原始地球，獨(dú)居石、瀝青鈾礦和鋯石等放射性礦物能夠隨著地殼的移動(dòng)以及海灘和河流的水流，不斷聚積，形成所謂的“沖積礦”。在特殊條件下，某些沖積礦擁有極高的鈾濃度，形成天然核反應(yīng)堆，為生命起源前的化學(xué)反應(yīng)提供足夠能量。

核間歇泉模型

黃石國家公園的大噴泉間歇泉

此前，科學(xué)家曾提出一個(gè)名為“核間歇泉”的模型。該模型描述了甲酰胺如何獲得足夠濃度并暴露在足夠量的放射能和熱能環(huán)境下，形成生命起源前的化合物。根據(jù)刊登在《科學(xué)報(bào)告》的一項(xiàng)研究，哈佛大學(xué)地球與行星科學(xué)系的進(jìn)化生物學(xué)家扎卡利·亞當(dāng)博士率領(lǐng)的一支研究小組測(cè)試了這一假設(shè)。研究顯示當(dāng)暴露在鈾等放射元素衰變產(chǎn)生的高能環(huán)境下——阿爾法、貝塔和伽瑪輻射——生命起源前的地球大氣中的化合物能夠形成甲酰胺。

亞當(dāng)此前進(jìn)行的研究表明，將鈾和釷礦與碳、氫、氮和氧化合物混合，能夠產(chǎn)生一種名為“乙腈”的化合物，而乙腈是甲酰胺的前身。43億年前原始地球的放射性沉積物中可能也發(fā)生類似過程。地球大氣層中的水蒸汽曾存在乙腈。

地球及周邊太空的伽瑪射線

為了模擬這個(gè)過程，研究人員用伽瑪射線轟擊乙腈，隨后利用氣相色譜分析儀和質(zhì)譜分析儀對(duì)整個(gè)過程進(jìn)行測(cè)量并識(shí)別反應(yīng)產(chǎn)物。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明甲酰胺數(shù)量隨著輻射劑量的提高不斷增加。此外，他們還將發(fā)生反應(yīng)的混合物的溫度加熱到100攝氏度以上，模擬富含放射性礦物的沉積物內(nèi)部溫度。水受熱蒸發(fā)后，留下濃縮的甲酰胺和其它有機(jī)溶劑的混合物。這些有機(jī)溶劑在伽瑪射線的轟擊下形成。

實(shí)驗(yàn)中，乙腈分解重組，形成乙酰胺、N甲基乙酰胺和N甲基甲酰胺。這一點(diǎn)非常重要，因?yàn)檫@些分子如果與磷酸鹽礦物混合，便可形成磷酸化合物，而磷酸化合物在核苷酸合成過程中扮演關(guān)鍵角色。

變化無常的天氣

高能宇宙射線轟擊地球

基于這些發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家提出了一個(gè)假設(shè)：在早期地球的濕潤期，乙腈和氰化氫降落到放射性礦物沉積區(qū)。在隨后到來的旱季，甲酰胺的濃度隨著水蒸發(fā)不斷提高。亞當(dāng)在接受《天體生物學(xué)》雜志采訪時(shí)表示：“我們將目光投向與潮汐效應(yīng)或者進(jìn)水/出水有關(guān)的快速濕潤/干燥周期，以及間歇泉、火山或者其它地?zé)岈F(xiàn)象周圍的短周期。在這些地區(qū)，干濕和冷熱交替每天或者每隔幾個(gè)小時(shí)便出現(xiàn)一次?！?/p>

如果能夠在早期地球上發(fā)生，是否意味著這些化學(xué)反應(yīng)也在宇宙其它地方上演？亞當(dāng)指出：“只要存在液態(tài)水、氮、碳和輻射，我們研究的反應(yīng)能夠在任何地方發(fā)生。宇宙射線、木星周圍的輻射帶和太陽耀斑，都能產(chǎn)生高能粒子流，為驅(qū)動(dòng)相同的反應(yīng)提供能量。

研究參與者、美國宇航局戈達(dá)德太空飛行中心的科學(xué)家弗拉基米爾·艾帕坦在接受《天體生物學(xué)》雜志采訪時(shí)說，他認(rèn)為任何類地系外行星都存在這樣的環(huán)境，讓相關(guān)化學(xué)反應(yīng)成為可能。

亞當(dāng)指出他們的研究顯示，氰化氫和水的輻解（利用輻射分解分子）生成甲酰胺的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過常規(guī)的水基化學(xué)過程。水基生命起源于一種非水液體掌控下的微環(huán)境，這是一個(gè)令人著迷且不斷發(fā)展的研究領(lǐng)域，吸引了很多研究生命起源的科學(xué)家的目光。亞當(dāng)?shù)难芯扛嬖V我們，雖然現(xiàn)今的生命離不開水，但生命的本源可能并不是水，而是甲酰胺。水或許也參與其中，但只起到輔助作用。

早期地球如何形成？為什么一天只有六小時(shí)？

來源：www.space.com