科学家发现地球生命的潜在星际起源

科学家发现地球生命的潜在星际起源在地球上出现生命之前，基本的有机分子是由氮、硫、碳和磷等稀缺元素形成的。新的研究表明，富含这些元素的宇宙尘埃可能通过在地球上，特别是在冰原融洞中的高浓度积累，启动了前生物化学，从而有可能导致生命组成元素的形成。资料来源：NASA/JPL-Caltech事实上，生命的基本组成元素是如此稀少，以至于化学反应很快就会耗尽，如果它们真的能够进行的话。地球组成岩石的侵蚀和风化等地质过程也无法确保充足的供应，因为地壳中包含的这些元素实在太少了。尽管如此，在地球历史的前5亿年里，发生了一种前生物化学反应，产生了诸如RNA、DNA、脂肪酸和蛋白质等有机分子，所有生命都是在这些有机分子的基础上诞生的。所需数量的硫、磷、氮和碳从何而来？地质学家、诺米斯研究员克雷格-沃尔顿坚信，这些元素主要是以宇宙尘埃的形式来到地球的。这些尘埃是在太空中产生的，例如当小行星相互碰撞时。即使在今天，每年仍有约3万吨尘埃从太空落到地球上。然而，在地球诞生的早期，尘埃的数量要大得多，每年高达数百万吨。然而，最重要的是，尘埃粒子含有大量的氮、碳、硫和磷。因此，它们有可能引发化学级联反应。然而，灰尘的散布范围很广，在任何一个地方都只能发现极少量的灰尘，这一事实与上述说法相悖。沃尔顿说："但如果把运输过程包括在内，情况就会不同。风、雨或河流在大范围内收集宇宙尘埃，并以浓缩的形式沉积在某些地方。"澄清问题的新模式为了弄清宇宙尘埃是否可能是启动前生物化学（反应）的源头，沃尔顿与剑桥大学的同事们一起建立了一个模型。研究人员利用该模型模拟了在地球历史的最初5亿年里，有多少宇宙尘埃落到了地球上，以及这些尘埃可能在地球表面的哪些地方积聚。他们的研究现已发表在科学杂志《自然-天文学》上。该模型是与剑桥大学的沉积专家和天体物理学家合作开发的。英国研究人员专门从事行星和小行星系统的模拟研究。模拟显示，早期地球上可能存在宇宙尘埃浓度极高的地方。而且，来自太空的补给源源不断。然而，地球形成后，尘埃雨迅速锐减：5亿年后，尘埃流比零年小了一个数量级。研究人员将偶尔出现的上升高峰归因于小行星碎裂并向地球发送了尘埃尾流。冰原上的融化洞是尘埃陷阱大多数科学家和普通人都认为，地球被岩浆海洋覆盖了数百万年；这将在很长一段时间内阻止宇宙尘埃的迁移和沉积。沃尔顿说："然而，最近的研究发现，有证据表明地球表面冷却和凝固的速度非常快，并形成了大面积的冰原。"根据模拟结果，这些冰原可能是宇宙尘埃积聚的最佳环境。冰川表面的融化孔--即所谓的冷冻孔--不仅会使沉积物积聚，也会使来自太空的尘粒积聚。随着时间的推移，尘埃粒子中释放出相应的元素。当它们在冰川水中的浓度达到临界值时，化学反应就会自动开始，从而形成有机分子，这就是生命的起源。即使在熔洞冰冷的温度下，化学过程也有可能开始进行。沃尔顿说："低温并不会破坏有机化学，相反，低温下的反应比高温下的反应更有选择性和特异性。其他研究人员已经在实验室中证明，简单的环形核糖核酸（RNA）会在冰点附近的温度下自发地在这种融水汤中形成，然后进行自我复制。该论点的一个弱点可能是，在低温条件下，形成有机分子所需的元素只能非常缓慢地从尘埃粒子中溶解出来。"启动关于生命起源的辩论沃尔顿提出的理论在科学界并非没有争议。这项研究肯定会引发一场有争议的科学辩论，但它也会引发关于生命起源的新观点。早在18和19世纪，科学家们就确信陨石将沃尔顿所说的"生命元素"带到了地球。即使在当时，研究人员也在来自太空的岩石中发现了大量这些元素，但在地球的基岩中却没有发现。沃尔顿说："然而，从那时起，几乎没有人考虑过前生物化学主要是由陨石引发的这一观点。"沃尔顿解释说："陨石的想法听起来很有吸引力，但有一个问题。一块陨石只能在有限的环境中提供这些物质；陨石撞击地面的位置是随机的，而且无法保证进一步的供应。我认为，生命的起源不太可能依赖于几块广泛而随机散落的岩石。"另一方面，我认为富集的宇宙尘埃是一个可信的来源。"沃尔顿的下一步将是通过实验检验他的理论。在实验室中，他将使用大型反应容器来重现原始熔洞中可能存在的条件，然后将初始条件设定为40亿年前低温熔洞中可能存在的条件，最后再观察是否真的发生了产生生物相关分子的化学反应。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1428240.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1428240.htm

科学家发现可能引发地球生命的 "先锋肽"

科学家发现可能引发地球生命的"先锋肽"罗格斯大学的一个科学家小组致力于确定新陈代谢的原始起源--一套首先为地球上的生命提供动力的核心化学反应，现在他们已经确定了一种蛋白质的一部分，可以为科学家提供探测即将产生生命的行星的线索。罗格斯大学高级生物技术和医学中心（CABM）的研究员VikasNanda说，这项研究于3月10日发表在《科学进展》杂志上，对寻找地外生命具有重要意义，因为它为研究人员提供了一条新的线索。根据实验室研究，罗格斯大学的科学家们说，启动生命的最有可能的化学候选物之一是一种带有两个镍原子的简单肽，他们称之为"Nickelback"，不是因为它与加拿大摇滚乐队有什么关系，而是因为它的骨架氮原子与两个关键的镍原子结合。肽是由被称为氨基酸的一些元素组成的蛋白质的一个成分。Nanda说："科学家们相信，在35亿到38亿年前的某个时候，出现了一个转折点，一些东西启动了从生物前化学--生命之前的分子--到生命、生物系统的变化。我们相信这一变化是由一些小的前体蛋白引发的，它们在一个古老的代谢反应中执行关键步骤。而且我们认为我们已经找到了这些'先锋肽'中的一个。"镍背肽的计算机渲染图显示了连接两个关键镍原子（橙色）的骨架氮原子（蓝色）。确定了蛋白质的这一部分的科学家认为它可能为探测即将产生生命的行星提供线索。资料来源：Nanda实验室进行这项研究的科学家是罗格斯大学领导的一个名为"地球圈和微生物祖先的纳米机械进化"（ENIGMA）的团队的一部分，该团队是美国宇航局天体生物学项目的一部分。研究人员正在寻求了解蛋白质是如何演化成为地球上生命的主要催化剂的。当用望远镜和探测器在宇宙中寻找过去、现在或新兴生命的迹象时，美国宇航局的科学家们寻找特定的"生物特征"，这些特征被认为是生命的预兆。研究人员推断，一种原始的煽动性化学物质需要足够简单，以便能够在前生物汤中自发地组装起来。但它必须具有足够的化学活性，以拥有从环境中获取能量来驱动生化过程的潜力。为此，研究人员采用了一种"还原主义"方法。他们首先研究了已知与代谢过程相关的现有当代蛋白质。由于知道这些蛋白质太过复杂，不可能在早期就出现，因此他们将其简化为基本结构。经过一连串的实验，研究人员得出结论，最好的候选者是Nickelback。该肽由13个氨基酸组成，并与两个镍离子结合。他们推断，镍是早期海洋中一种丰富的金属。当与肽结合时，镍原子成为强大的催化剂，吸引额外的质子和电子并产生氢气。研究人员推断，氢气在早期地球上也是比较丰富的，而且会是为新陈代谢提供能量的一个重要来源。Nanda说："这很重要，因为虽然有许多关于生命起源的理论，但对这些想法的实际实验室测试却很少。这项工作表明，不仅简单的蛋白质代谢酶是可能的，而且它们是非常稳定和非常活跃的--使它们成为生命的一个合理的起点。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1348925.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1348925.htm

天文学家发现"系外金星"Gliese 12 b 距离地球仅40光年的潜在宜居世界

天文学家发现"系外金星"Gliese12b距离地球仅40光年的潜在宜居世界Gliese12b围绕着一颗距离我们只有40光年的红矮冷恒星运行，它有望告诉天文学家更多关于靠近恒星的行星是如何保留或失去大气层的信息。在这幅艺术家的构想图中，Gliese12b保留着稀薄的大气层。图片来源：NASA/JPL-Caltech/R.Hurt(Caltech-IPAC)这颗可能适合人类居住的行星被命名为"Gliese12b"，每12.8天绕其主恒星运行一圈，大小与金星相当，因此比地球略小，表面温度估计为42°C（107°F），低于迄今为止确认的5000多颗系外行星中的大多数。不过，这只是假设它没有大气层，而大气层是确定它是否适合居住的关键的下一步。Gliese12b的大气层可能与地球类似。它可能是金星的写照，金星经历了失控的温室效应，变成了一个400°C（752°F）的地狱。它也可能没有大气层，或者是太阳系中没有的另一种大气层。得到答案至关重要，因为这将揭示Gliese12b是否能保持适合液态水（可能还有生命）在其表面存在的温度，同时还能解开地球和金星的进化过程和原因如此不同的答案。Gliese12b绝不是第一颗被发现的类地行星，但正如美国宇航局所说，像它这样值得仔细观察的世界屈指可数。据估计，Gliese12b的大小可能和地球一样大，也可能略小于地球，与太阳系中的金星相当。这幅艺术家的概念图比较了地球与Gliese12b的不同可能解释，从没有大气层到有类似金星的厚大气层。图片来源：NASA/JPL-Caltech/R.Hurt(Caltech-IPAC)Gliese12b：詹姆斯-韦伯太空望远镜的主要目标它被称为"迄今为止发现的最近的、凌日的、温带的、地球大小的世界"，也是美国宇航局耗资100亿美元的詹姆斯-韦伯太空望远镜进一步调查的潜在目标。距离我们最近的类地行星--也可能是最著名的类地行星--是半人马座比邻星b，它距离我们只有4光年。然而，由于它不是一个凌日世界，我们还有很多东西要了解，包括它是否有大气层和孕育生命的潜力。大多数系外行星都是通过凌日法发现的，即从我们的视角看，行星从其恒星前方经过，导致主恒星亮度下降。在凌日过程中，恒星的光线也会穿过系外行星的大气层，一些波长的光线会被吸收。不同的气体分子会吸收不同的颜色，因此凌日提供了一组化学指纹，可以被韦伯望远镜等仪器探测到。Gliese12b在系外行星研究中的意义Gliese12b的意义还在于，它可能有助于揭示银河系中的大多数恒星--即冷恒星--是否能够孕育有大气层的温带行星，从而适合居住。由两个国际天文学家小组发现的"外金星"今天（5月23日）发表在《英国皇家天文学会月刊》上。它围绕着一颗名为Gliese12的冷红巨星运行，Gliese12距地球近40光年，位于双鱼座。研究人员的见解澳大利亚南昆士兰大学天体物理学中心博士生ShishirDholakia说："Gliese12b是研究绕冷恒星运行的地球大小的行星能否保留大气层的最佳目标之一，这是推进我们对整个银河系行星宜居性的认识的关键一步。"他与爱丁堡大学和伦敦大学学院的博士生LarissaPalethorpe共同领导了一个研究小组。系外行星的宿主恒星大小约为太阳的27%，表面温度约为太阳的60%。然而，Gliese12与这颗新行星之间的距离仅为地球与太阳之间距离的7%。因此，Gliese12b从恒星获得的能量是地球从太阳获得能量的1.6倍，约为金星的85%。了解大气影响太阳辐射的这种差异非常重要，因为它意味着地球表面温度在很大程度上取决于大气条件。与Gliese12b的估计表面温度42°C（107°F）相比，地球的平均表面温度为15°C（59°F）。Dholakia解释说："大气层会捕获热量，而且根据类型的不同，会大大改变实际的表面温度。我们引用的是行星的'平衡温度'，也就是行星在没有大气层的情况下的温度。这颗行星的科学价值主要在于了解它可能拥有什么样的大气层。由于Gliese12b获得的光量介于地球和金星从太阳获得的光量之间，因此它对于缩小太阳系中这两颗行星之间的差距很有价值"。Palethorpe补充说："人们认为，地球和金星最初的大气层是被剥离的，然后通过火山排气和太阳系残留物质的轰击得到补充。地球是宜居的，但金星由于完全失去了水而不适宜居住。由于Gliese12b的温度介于地球和金星之间，它的大气层可以让我们了解行星在发展过程中的宜居性途径"。研究人员与东京的另一个研究小组一起，利用美国国家航空航天局（NASA）的TESS（凌日系外行星巡天探测卫星）的观测数据，帮助完成了他们的发现。东京天体生物学中心的项目助理教授MasayukiKuzuhara与东京大学的项目助理教授AkihikoFukui共同领导了一个研究小组："虽然我们还不知道它是否拥有大气层，但我们一直把它看作是外金星，其大小和从恒星获得的能量与我们在太阳系中的行星邻居相似"。保留大气层的一个重要因素是恒星的风暴特征，红矮星往往磁性活跃，因此会产生频繁而强大的X射线耀斑。然而，这两个研究小组的分析结果表明，Gliese12并没有出现这种极端行为的迹象，这让人们希望格利泽12号b的大气层可能仍然完好无损。位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的研究天体物理学家迈克尔-麦克尔文（MichaelMcElwain）是Kuzuhara和Fukui论文的合著者之一。为了更好地了解这些行星大气层和进化结果的多样性，我们需要更多像Gliese12b这样的例子。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1432095.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1432095.htm

BepiColombo 的新发现显示了金星重离子的逃逸

BepiColombo的新发现显示了金星重离子的逃逸行星物质从金星磁鞘侧翼逸出的示意图。红线和箭头表示BepiColombo观测到逃逸离子（C+、O+、H+）的区域和方向。资料来源：ThibautRoger/Europlanet2024RI/Hadidetal.在金星磁环境中一个以前未被探索的区域进行的探测表明，碳和氧正在被加速到可以摆脱行星引力的速度。这些结果发表在4月12日的《自然-天文学》（NatureAstronomy）杂志上。该研究的第一作者、法国国家科学研究中心等离子体物理实验室研究员莉娜-哈迪德（LinaHadid）说："这是首次观测到带正电荷的碳离子从金星大气中逸出。这些离子很重，通常移动缓慢，因此我们仍在努力了解其作用机制。可能是静电'风'将它们带离了金星，也可能是通过离心过程加速了它们"。与地球不同，金星的内核不会产生固有磁场。然而，太阳发射的带电粒子（太阳风）与金星高层大气中的带电粒子相互作用，在金星周围形成了一个微弱的、彗星状的"诱导磁层"。环绕磁层的是一个被称为"磁鞘"的区域，太阳风在这里被减缓和加热。2021年8月10日，BepiColombo号经过金星，减速并调整航向，飞向最终目的地水星。航天器沿着金星磁鞘的长尾俯冲而上，从最靠近太阳的磁区前端钻出。在90分钟的观测期间，BepiColombo的仪器测量了它遇到的带电粒子的数量和质量，捕捉到了磁鞘侧翼推动大气逃逸的化学和物理过程的信息。金星在其历史早期与地球有许多相似之处，其中包括大量的液态水。与太阳风的相互作用带走了水，留下了主要由二氧化碳和少量氮及其他微量物质组成的大气层。以前的飞行任务，包括美国宇航局的"先锋金星轨道器"和欧空局的"金星快车"，对流失到太空中的分子和带电粒子的类型和数量进行了详细研究。然而，这些飞行任务的轨道路径使得金星周围的一些区域尚未被探索，许多问题仍然没有答案。这项研究的数据是由BepiColombo的质谱分析仪（MSA）和水星离子分析仪（MIA）在航天器第二次飞越金星期间获得的。这两个传感器是水星等离子体粒子实验（MPPE）仪器包的一部分，该仪器包由日本宇宙航空研究开发机构领导的水星磁层轨道器Mio搭载。LPP研究员、MSA仪器首席研究员多米尼克-德尔库尔特（DominiqueDelcourt）说："描述金星重离子流失的特征和了解金星的逃逸机制，对于了解金星大气是如何演变的以及金星的水是如何流失的至关重要。"Europlanet的SPIDER空间天气建模工具使研究人员能够跟踪粒子如何在金星磁鞘中传播。天体物理学和行星学研究所（IRAP）的尼古拉斯-安德烈（NicolasAndré）是SPIDER服务的负责人，他说："这一结果表明，在行星飞越过程中进行的测量可以产生独特的结果，因为航天器可能会穿过轨道航天器通常无法到达的区域。"在未来十年中，将有一组航天器对金星进行研究，其中包括欧空局的"展望"飞行任务、美国航天局的"VERITAS"轨道器和"DAVINCI"探测器以及印度的"Shukrayaan"轨道器。这些航天器将共同提供金星环境的全貌，从磁鞘到大气层，再到金星表面和内部。最近的研究结果表明，金星大气层的逃逸并不能完全解释其历史含水量的损失。这项研究是揭示金星大气历史演变真相的重要一步，即将进行的任务将有助于填补许多空白。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1428868.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1428868.htm

一个地下海洋？科学家发现地球深处有水

一个地下海洋？科学家发现地球深处有水地球上层和下层之间的边界层被称为地幔过渡带。它位于地表下410至660公里之间。橄榄绿色的矿物橄榄石约占地球上层地幔的70%，在过渡区高达23000bar的极端压力下，其晶体结构发生变化。在大约410公里的深度，在过渡带的上边缘，它变成了密度较大的瓦茨利石，而在520公里的深度，它转变为密度更大的林伍德石。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1328979.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1328979.htm

科学家发现超地球形成过程中的第一块基石：氧化镁

科学家发现超地球形成过程中的第一块基石：氧化镁高能激光实验将这种矿物的微小晶体置于岩石行星地幔深处的那种热量和压力之下，表明这种化合物可能是形成"超级地球"系外行星的岩浆海洋中最早凝固出来的矿物。"氧化镁可能是控制年轻超级地球热力学的最重要固体，"领导这项研究的约翰-霍普金斯大学地球与行星科学助理教授琼-威克斯说。"如果它具有如此高的熔化温度，那么当一颗炙热的岩石行星开始冷却，其内部分离为地核和地幔时，它将是第一个结晶的固体。"这些研究结果最新发表在《科学进展》（ScienceAdvances）上。他们认为，氧化镁从一种形态过渡到另一种形态的方式可能对控制年轻行星是雪球还是熔岩、是形成水海洋还是大气层、还是具有这些特征的混合体的因素有重要影响。威克斯说："在陆地超级地球中，这种物质将是地幔的重要组成部分，它的转变将极大地促进内部热量的快速流动，这将控制内部和行星其他部分随着时间的推移如何形成和变形。我们可以把它看作是这些行星内部的替代物，因为它将是控制其变形的物质，而变形是岩石行星最重要的组成部分之一"。在激光能量实验室的试验室内进行的冲击压缩氧化镁（MgO）的激光驱动实验。高功率激光束被用来将氧化镁样品压缩到超过地球中心的压力。辅助X射线源用于探测氧化镁的晶体结构。更亮的区域是纳秒级的发光等离子体发射。资料来源：JuneWicks/约翰-霍普金斯大学超级地球比地球大，但比海王星或天王星等巨行星小，是系外行星搜索的关键目标，因为它们在银河系的其他太阳系中很常见。威克斯说，虽然这些行星的成分可能从气体到冰或水不尽相同，但岩质超级地球预计会含有大量氧化镁，可以像在地球上一样影响行星的磁场、火山活动和其他关键地球物理。为了模拟这种矿物在行星形成过程中可能承受的极端条件，Wick的团队利用罗切斯特大学激光能量实验室的Omega-EP激光设备对小样本进行了超高压处理。科学家们还发射了X射线，并记录了这些光线在晶体上的反弹情况，以追踪它们的原子是如何随着压力的增加而重新排列的，特别是注意到它们在什么时候从固态转变为液态。当受到极度挤压时，氧化镁等材料的原子会改变排列方式，以承受挤压压力。这就是为什么随着压力的增加，这种矿物会从类似于食盐的岩盐"相"转变为类似于另一种叫做氯化铯的盐的不同构型。威克斯说，这种转变会影响矿物的粘度，并随着年龄的增长对地球产生影响。研究小组的研究结果表明，氧化镁可以在430到500千兆帕的压力和大约9700开尔文的温度（几乎是太阳表面温度的两倍）下以两种相态存在。实验还表明，这种矿物在完全熔化之前所能承受的最高压力高达600千兆帕，大约是人们在海洋最深处的海沟中所能感受到的压力的600倍。"氧化镁的熔化温度比任何其他材料或矿物都要高得多。钻石可能是最坚硬的材料，但这是最后融化的材料，"威克斯说。"说到年轻行星中的极端物质，氧化镁很可能是固态的，而地幔中悬浮的其他一切物质都会变成液态。"这项研究展示了氧化镁在极端压力下的稳定性和简易性，有助于科学家们开发更精确的理论模型，以探究氧化镁和其他矿物在像地球这样的岩石世界中的行为的关键问题。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1435099.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1435099.htm