2026年,丹麥奧胡斯大學(xué)的兩個(gè)科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室里造了個(gè)極端環(huán)境。

溫度-260°C,接近絕對零度。氣壓接近零,必須不停抽氣才能維持超高真空。然后用高能粒子轟擊里面的分子,模擬宇宙射線的輻射。

他們在模擬星際空間,那些距離地球幾千光年外的巨大塵埃云。

結(jié)果他們看到了一件讓人激動(dòng)的事:蛋白質(zhì)的基礎(chǔ)組件,肽鏈,在這種極端環(huán)境下自發(fā)形成了。

這個(gè)發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《自然·天文學(xué)》上,意義重大。它意味著生命必需的復(fù)雜分子,不需要行星,不需要海洋,甚至不需要等恒星形成,就能在冰冷的星際塵埃上自己組裝起來。宇宙,可能到處都在"生產(chǎn)"生命的原料。

奧胡斯大學(xué)副教授塞爾吉奧·約佩洛和博士后阿爾弗雷德·托馬斯·霍普金森,在一個(gè)小真空腔里重現(xiàn)了星際空間的環(huán)境。這不容易。星際塵埃云的溫度是-260°C,只比絕對零度高十幾度。那里幾乎沒有氣壓,物質(zhì)極其稀薄,而且充滿了高能宇宙射線,不停轟擊塵埃顆粒。

兩位科學(xué)家要在地球上重現(xiàn)這種環(huán)境,必須把真空腔冷卻到接近絕對零度,持續(xù)抽氣維持超高真空,然后用匈牙利的離子加速器產(chǎn)生的高能粒子模擬宇宙射線。他們想知道:在這種極端環(huán)境下,分子會(huì)發(fā)生什么反應(yīng)?

"我們已經(jīng)知道,簡單的氨基酸,比如甘氨酸,會(huì)在星際空間形成,"約佩洛說,"但我們想知道,更復(fù)雜的分子,比如肽,是否也能在塵埃顆粒表面自然形成,在這些塵埃參與恒星和行星形成之前。"

肽是什么?就是氨基酸連成的短鏈。當(dāng)肽再連起來,就變成了蛋白質(zhì)。而蛋白質(zhì)是生命的基礎(chǔ)。尋找蛋白質(zhì)的前體,就是在尋找生命的起源。

實(shí)驗(yàn)開始了。研究人員把甘氨酸,最簡單的氨基酸,放進(jìn)真空腔。然后用高能質(zhì)子轟擊它,模擬宇宙射線的輻射。接著,他們看到了奇跡。

"我們看到甘氨酸分子開始相互反應(yīng),形成肽和水,"霍普金森說,"這表明同樣的過程在星際空間中也在發(fā)生。這是朝著蛋白質(zhì)在塵埃顆粒上形成邁出的一步,而這些塵埃后來會(huì)形成巖石行星。"

換句話說,在星際空間的冰冷塵埃上,生命的積木正在自己組裝。這些塵埃后來會(huì)坍縮成恒星和行星。在這個(gè)過程中,那些微小的生命積木會(huì)一點(diǎn)點(diǎn)降落到新形成的巖石行星上。如果這些行星恰好在宜居帶,那么生命出現(xiàn)的概率就會(huì)大大提高。

這個(gè)發(fā)現(xiàn)為什么重要?因?yàn)樗嵏擦艘郧暗恼J(rèn)知。"我們過去認(rèn)為,只有非常簡單的分子能在這些塵埃云中形成,"約佩洛解釋說,"傳統(tǒng)觀點(diǎn)是,更復(fù)雜的分子要等到氣體開始凝聚成盤,最終形成恒星之后才會(huì)出現(xiàn)。但我們已經(jīng)證明,情況顯然不是這樣。"

以前的理論認(rèn)為,生命必需的復(fù)雜分子只能在行星形成之后,在海洋里,在適宜的溫度和壓力下,經(jīng)過漫長時(shí)間才能合成。但奧胡斯大學(xué)的實(shí)驗(yàn)表明:不需要行星,不需要海洋,不需要適宜的溫度。在-260°C的冰冷塵埃上,宇宙射線的轟擊就足以讓氨基酸自發(fā)連接成肽。

這意味著什么?意味著宇宙中這些基礎(chǔ)分子的數(shù)量,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出我們之前的想象。

想象一下這個(gè)場景。在距離地球幾千光年外的星際空間,漂浮著巨大的塵埃云。這些云團(tuán)溫度極低,物質(zhì)極其稀薄,看起來空無一物。但實(shí)際上,在這些塵埃顆粒的表面,化學(xué)反應(yīng)正在發(fā)生。宇宙射線轟擊著冰凍的氨基酸分子,讓它們相互連接,形成肽鏈。這個(gè)過程不需要生命干預(yù),不需要特殊條件,它自然發(fā)生。

然后,這些塵埃云慢慢坍縮。在幾百萬年的時(shí)間里,它們形成新的恒星系統(tǒng)。塵埃凝聚成行星,那些微小的肽鏈分子,就這樣降落到新誕生的巖石行星表面。如果這顆行星恰好在宜居帶,溫度適宜,有液態(tài)水,那么生命出現(xiàn)的概率就會(huì)大大提高。因?yàn)樯匦璧幕A(chǔ)組件,已經(jīng)準(zhǔn)備好了。

"最終,這些氣體云會(huì)坍縮成恒星和行星,"約佩洛解釋說,"一點(diǎn)一點(diǎn),這些微小的積木降落到新形成太陽系中的巖石行星上。如果這些行星恰好在宜居帶,那么生命出現(xiàn)的概率是真實(shí)存在的。也就是說,我們?nèi)匀徊恢郎烤谷绾伍_始,但像我們這樣的研究表明,生命所需的許多復(fù)雜分子,在太空中自然形成。"

發(fā)現(xiàn)肽能在太空中自然形成,看起來可能是個(gè)小發(fā)現(xiàn)。但氨基酸連接成肽的化學(xué)過程是普遍的,這意味著同樣的反應(yīng)很可能也發(fā)生在其他更復(fù)雜的氨基酸上。"所有類型的氨基酸都通過同樣的反應(yīng)連接成肽,"霍普金森說,"因此很可能其他肽也在星際空間自然形成。我們還沒有研究這個(gè),但將來很可能會(huì)做。"

而且,氨基酸和肽不是生命唯一必需的積木。細(xì)胞膜、核堿基、核苷酸也都是必需的。這些是否也在太空中自然形成?目前還不知道,但約佩洛、霍普金森和他們在星際催化中心的同事們正在努力尋找答案。

"這些分子是生命的一些關(guān)鍵積木,"合作者、星際催化中心主任利夫·霍爾內(nèi)克爾教授解釋說,"它們可能積極參與早期的前生物化學(xué),催化進(jìn)一步的反應(yīng),最終導(dǎo)向生命。"

這個(gè)發(fā)現(xiàn)對尋找外星生命意味著什么?意義重大。如果生命必需的復(fù)雜分子只能在特殊條件下,在行星海洋里經(jīng)過漫長時(shí)間才能形成,那么宇宙中有生命的地方可能很少。但如果這些分子在星際塵埃上就能自發(fā)形成,在恒星和行星誕生之前就已經(jīng)存在,那么情況就完全不同了。

這意味著每個(gè)新形成的行星系統(tǒng),都有可能從一開始就擁有生命必需的基礎(chǔ)組件。這些組件不需要在行星上重新合成,它們已經(jīng)準(zhǔn)備好了,就等合適的條件讓它們組裝成生命。宇宙中潛在的生命搖籃,可能比我們想象的多得多。"我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)許多生命積木在太空中形成,將來很可能還會(huì)發(fā)現(xiàn)更多,"約佩洛說。

奧胡斯大學(xué)的實(shí)驗(yàn)揭示了一個(gè)深刻的事實(shí):宇宙本身就是個(gè)巨大的化學(xué)工廠。在那些看似空無一物的星際塵埃云中,在-260°C的極寒環(huán)境里,在宇宙射線的持續(xù)轟擊下,化學(xué)反應(yīng)正在發(fā)生。簡單分子在變成復(fù)雜分子,生命的積木在自己組裝。

這個(gè)過程不需要生命的指導(dǎo),不需要智慧的設(shè)計(jì),它只是自然規(guī)律的結(jié)果。在合適的條件下,化學(xué)反應(yīng)會(huì)自發(fā)進(jìn)行,復(fù)雜性會(huì)自發(fā)涌現(xiàn)。而宇宙提供了無數(shù)這樣的"合適條件"。在無數(shù)的塵埃云中,在無數(shù)的恒星形成區(qū),同樣的化學(xué)反應(yīng)可能正在同時(shí)發(fā)生。生命所需的原料,可能遍布整個(gè)宇宙。

"還有很多東西有待發(fā)現(xiàn),但我們的研究團(tuán)隊(duì)正在努力回答盡可能多的這些基本問題,"約佩洛說,"我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)生命的許多積木在太空中形成,將來很可能還會(huì)發(fā)現(xiàn)更多。"

從星際塵埃到生命,這條路有多長?我們還不完全知道。但奧胡斯大學(xué)的研究告訴我們,這條路的第一步,宇宙已經(jīng)自動(dòng)走完了。氨基酸在星際塵埃上形成,宇宙射線把它們連接成肽,這些肽降落到新形成的行星上,在合適的條件下,它們可能進(jìn)一步組裝成蛋白質(zhì),形成細(xì)胞膜,復(fù)制遺傳信息,最終點(diǎn)燃生命的火花。

每一步都有無數(shù)未知,但至少現(xiàn)在我們知道:第一步不是障礙。宇宙在自動(dòng)完成它。如果地球上的生命起源于此,那么其他星球上的生命也可能起源于此。宇宙在批量生產(chǎn)生命的原料,而我們可能只是無數(shù)使用了這些原料的星球之一。

外星生命,可能比我們想象的要普遍得多。

參考

Alfred Thomas Hopkinson et al, An interstellar energetic and non-aqueous pathway to peptide formation, Nature Astronomy (2026). DOI: 10.1038/s41550-025-02765-7