本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點
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本週,一個重要的地球化學會議聽取了一種關於地球生命起源於火星的論點,但這經得起推敲嗎?
大約四十億年前,年輕的火星是一個更加宜居和溫和的地方,這個想法並沒有特別大的爭議——儘管它肯定沒有得到非常詳細的瞭解。現在,在年度戈爾德施密特會議地球化學會議上,關於火星而不是地球才是生命起源的更好場所的觀點已經受到了一些關注。事實上,正如BBC新聞的這篇文章報道的那樣,火星起源可能有一個相當有力的理由。
新的論點,簡而言之,是年輕的火星比40億年前的地球擁有更富氧的大氣層,並且更乾燥。這將導致不同的礦物表面環境,這種環境可能為關鍵 RNA 分子以及所有導致我們所知的生命的生物化學物質的組裝提供催化劑。隨後的小行星撞擊火星會將岩石碎片噴射到太空,將生命(大概以微生物形式)透過太陽系帶到年輕的地球表面。
生命的轉移當然不是一個新想法。我們知道火星碎片最終會到達地球,許多碎片在南極洲被發現,冰流和暴露聚集並向敏銳的人眼揭示它們。我們知道,四十億年前,太陽系內行星的小行星撞擊率遠高於今天,這是行星組裝和軌道演化減緩的一部分。最近關於什麼能在穿過地球大氣層後倖存下來的實驗和研究肯定表明,可存活的生物體可以做到這一點,並且撞擊驅動的物質可能在行星際空間中具有快速的傳輸時間。
然而,一個問題在於我們對行星表面基本分子與可能導致細胞結構和 DNA 的 RNA 和蛋白質複雜混合物形成之間步驟的理解。戈爾德施密特提出的假設基於這樣一種觀點,即必須存在一種無機礦物催化劑來鼓勵基本分子組裝成第一個 RNA 結構。具體來說,這些是以硼和氧化鉬為中心構建的礦物質,這些礦物質可能在地球早期海洋中溶解消失,或者根本不存在,但在火星上可能會好得多。
但事實是,我們關於這些最初步驟的理論本身就備受爭議。例如,其他實驗室工作(例如 2009 年《自然》雜誌報道的這項研究)表明,其他常見的催化劑(如錳或鎂化合物,有時也會在紫外線照射下發揮作用)可以啟動複雜的化學網路,這些網路非常自然地產生將要製造 RNA 甚至基本細胞膜結構的物質。
換句話說,地球早期地球化學的精確性質可能沒有那麼重要,火星的地球化學性質也可能沒有那麼重要。
另一個問題是,這個想法假設年輕的火星比年輕的地球乾燥得多——否則像硼化合物這樣的東西也會在那裡溶解並分散到無用的濃度。但我們知道,古代火星有短暫的甚至可能是長期的液態地表水,它比現在潮溼得多。
同樣不清楚的是,RNA 是否真的是生命之路上的唯一仙塵。對製造 RNA 的普遍強調部分來自“RNA 世界”的概念,這是一個先驅化學宇宙,其中自我複製和催化的 RNA 分子在被現代 DNA、RNA 和蛋白質世界“取代”之前執行。但並非所有人都同意這行得通,至少不是以原始形式。早期的 RNA 可能在其他分子的更復雜的混亂中運作。並且有建議表明 RNA 實際上更像是一種進化結果——其他聚合物混合物中的獲勝者。這裡有一個關於其中一些內容的精彩討論。
那麼,火星是否將生命的種子播撒到地球?我們根本不知道。然而,透過探索這種可能性,我們肯定會從年輕的地球和年輕的火星可能在化學和環境方面相當不同的事實中獲得資訊。兩個天然試管而不是一個。
還有一個更瘋狂的可能性,我在這裡為了好玩而丟擲來;儘管目前完全沒有根據。也許,僅僅是也許,這些行星之間小塊物質的來回運動本身就在攪動兩個世界的前生物化學之鍋中發揮了作用……
