生命的起源一直是科學家們關注的焦點之一。而歐洲航天局的羅塞塔任務更是偶然發(fā)現(xiàn)了一些有趣的證據(jù):重水或許是生命的萌芽之源。彗星帶給地球的不是水,而是重水。
這一發(fā)現(xiàn)引發(fā)了革命性的思考:我們對生命起源的理解是否過于簡單?水真的是生命起源的鑰匙嗎?重水與普通水有什么不同?
水真的是生命之源嗎?
曾經(jīng),在孤寂的太空之中,一顆原始的地球孤零零地漂浮著。它完全沒有任何生命的跡象,因為它的環(huán)境非常的惡劣。高溫、強輻射、無氧,這些因素讓地球上任何一種生物都無法生存下去。
然而,地球在不斷地運動著,它的軌跡和速度也在不斷地變化。當它的環(huán)境變得相對溫和、穩(wěn)定之后,一切都變得可能了。由于某個未知的原因,一場大雨降臨了。雨水滋潤著地表,也讓原始海洋形成了。
在原始海洋中,一種奇特的化學反應正在進行。大氣中的氣態(tài)無機小分子和原始海洋中的無機元素相互碰撞,不斷地摩擦著,釋放著強烈的能量。在這個特殊的時刻,它們被脂類分子包裹,從而形成了原始細胞的雛形。
可以看出,整個生命起源過程中,原始海洋的水環(huán)境及其提供的能量是生命起源必不可少的條件。因此,人們提出“水是生命之源”的主要原因就是因為原始海洋的存在。
但是,人類并不是從古至今就一直堅信水是生命之源,這一點也絕非顛撲不破的真理。
在19世紀中期,宇宙胚種說流行開來,科學家們認為地球生命的來源歸于茫茫宇宙。然而,這個理論并沒有解釋地球生命起源的機制和過程,只是將問題一推了之。
在19世紀后期,人們一直相信生命是由特殊而神秘的生命力支配著,而非生命物質(zhì)是無法轉(zhuǎn)化為生命物質(zhì)的。
直到人工合成出有機物——尿素、醋酸乃至油脂的成果沉重打擊了生命永恒論,讓科學家們意識到生命同樣可能從無機物中誕生。
現(xiàn)在人類認為,地球生命是從無機物中演變的,依據(jù)的是化學規(guī)律。但是,生命起源的鑰匙一定就只能是水嗎?地球上的水又是從何而來的呢?
地球上的水從何而來?
人們一直都對地球上的水從何而來這個問題感到十分好奇,這也是太空探索中的一個主要任務。為了更好地了解地球和生命的演化歷程,科學家們通過多種方法探究了水的來源、數(shù)量和變化等方面的問題。
地球上的水究竟來源于地心還是地外呢?
一種假說認為,早期地球上的水可能是由彗星撞擊地球帶來的。最近的研究表明,地球的原始巖石和隕石中含有一定量的水分子,這為地球形成時水的存在提供了新的證據(jù)。
另一種假說認為,地球在形成的過程中,水和其他化學物質(zhì)就已經(jīng)存在于它的原始構(gòu)成物中。這種假說也得到了一些支持,因為從地球的構(gòu)成物中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了水的證據(jù)。
地球上的水可能是來自地球內(nèi)部的釋放。也就是說,地球的內(nèi)部并不是一片干旱貧瘠之地,而是一個藏著豐富水資源的秘密天地。我們知道,地球的內(nèi)部分為地幔和核,這些地層都富含大量的水分子。
這些水分子都一直被地球深深地隱藏著,直到它們被地球內(nèi)部的火山和地震釋放出來,最終形成了我們熟悉的海洋和江河湖泊。
現(xiàn)階段,人類已經(jīng)探明了彗星中主要成分就包含了水。歐洲航天局在2004年發(fā)起了一項名為“羅塞塔”的任務,希望能夠解開這個彗星的謎團。
羅塞塔任務
羅塞塔任務是歐洲航天局于2004年啟動的一項探索太空的重大任務。
該任務的目標是深入研究彗星67P/楚留莫夫-格拉西莫的物理特性和化學成分,以期了解更多彗星與地球上的生命起源之間的聯(lián)系。
然而,這項任務并不容易,因為彗星有著極高的速度和不規(guī)則的軌道,而且探測器的著陸點也無法確定。
羅塞塔任務的主要目標之一是探索彗星的組成和物理特性。羅塞塔科學家們發(fā)現(xiàn),彗星由冰和塵埃組成,其中包含了大量的水冰、二氧化碳和其他揮發(fā)性化合物。這些發(fā)現(xiàn)為我們更好地理解彗星的起源和演化提供了重要線索。
此外,羅塞塔任務還試圖探索彗星與地球生命起源之間的聯(lián)系。
科學家們通過對彗星樣本的分析,發(fā)現(xiàn)了大量的生命體基本化學組分。這些結(jié)果表明,彗星和地球生命之間可能存在著某種聯(lián)系。
羅塞塔任務一開始就出現(xiàn)了重大失誤,羅塞塔任務在接近彗星時,放出了一架著陸器——菲莉(Philae),試圖在彗星表面進行探測。雖然菲莉在著陸時出現(xiàn)了一些問題,很多人對其失去信心。
然而,就在大家準備放棄的時候,任務卻出現(xiàn)了一次精彩的反轉(zhuǎn)。
菲莉時隔半年突然被喚醒,并且成功地探測出了彗星的一些秘密,為探索太空提供了寶貴的材料。更為驚喜的是,探測器還在一顆名為67P的彗星上發(fā)現(xiàn)了大量的重水,而這種水在宇宙中非常稀有,它能夠為科學家們提供有關太陽系形成和演化的重要線索。
重水在現(xiàn)代科學中被判定為生命不利的水資源。但是,在遙遠的幾億年前,第一批生物是如何誕生的呢?難道生命的存在還有另外一種可能?
什么是重水?為什么對生命不利?
重水是一種水分子,密度比普通水高約10%左右,區(qū)別在于它們的分子中所含有的氫原子的同位素不同。
從化學角度來看,重水和普通水非常相似,它們都是由氫和氧原子組成的分子,都是能夠溶解大部分物質(zhì)的無色、無味、無臭的液體。你可以把它們想象成兩個看起來幾乎完全一樣的人,但他們的聲音略微有點不同。
科學家們進行了一項關于DNA和重水的試驗。他們發(fā)現(xiàn),重水環(huán)境下的DNA具有更高的自由度,這給核酸的形成和蛋白質(zhì)合成帶來了極大的挑戰(zhàn)。
科學家們在實驗室里進行著關于重水的研究。他們將小白鼠注射了重水,然后觀察它們的細胞周期。但是,他們很快就發(fā)現(xiàn)了一個可怕的事實。
經(jīng)過重水治療的小白鼠,其細胞在周期內(nèi)會發(fā)生阻滯,無法繼續(xù)分裂。這意味著,重水可能會對人類造成極大的傷害。
科學家們開始擔心,他們發(fā)現(xiàn)了一個可怕的現(xiàn)象:如果人體內(nèi)一下子攝入過多的重水,各個器官將最終衰竭,最終只有死亡。
重水與普通水相比,具有較弱的生物毒性,可以使細胞內(nèi)代謝產(chǎn)生的同位素分布發(fā)生變化,從而幫助科學家深入了解生物代謝過程。此外,重水還被用于治療某些疾病,例如慢性淋巴細胞白血病和多發(fā)性骨髓瘤等。
重水的制備相對復雜,需要借助同位素分離技術(shù)進行多步蒸餾、電解和化學還原等過程進行純化。
在科學的路上,每一步都充滿了挑戰(zhàn)和未知。或許,今天我們還無法揭開生命和水的來源之謎,但相信在未來的某一天,科學家們一定會找到答案的。