地球生命是如何起源的,或者可能是起源于太空中的其他世界的?一个新的NASA联盟的目标是探索自然界中最令人费解的奥秘之一。
从地球轨道上的日出。
地球上的生命是如何开始的?这是人类曾经试图回答的最古老、最深刻的问题之一。在过去的几百年里,科学的答案已经取得了很大的进展。科学家们想要了解是什么过程创造了生命,无论是在地球上还是在其他行星上,但仍有许多未解之谜。为了帮助解开这个谜团,美国宇航局上个月启动了一个新的研究联盟,称为“前生命化学与早期地球环境”(简称PCE3)。该联盟将多个科学领域的研究人员联合在一起。
加州大学河滨分校(UCR)和伦斯勒理工学院(RPI)的科学家于2019年2月14日宣布了PCE3。NASA行星科学代理主管洛里·格拉斯(Lori Glaze)说,NASA对这个新的联盟寄予厚望:
它有可能改变我们研究生命起源的方式。该联盟将促成新的合作,并从根本上改变不同知识专长之间的对话,从而促进对生命是如何开始的理解。
PCE3的最终目标是确定什么样的行星条件将允许生命开始。它的结果也将被用来指导美国宇航局未来的任务,寻找宜居系外行星。
科学家们仍然不能确定生命最初是如何在早期地球上发展起来的
PCE3将使用一个虚拟互动入口向更广泛的科学界提供数据。这些数据涉及地球上的早期环境,以及这些环境是如何允许生命启动所需的化学物质的。正如伦斯勒理工学院的凯莲·罗杰斯(Karyn Rogers)所解释的那样:
通过这种方法,我们将把现实的行星条件纳入前生命化学实验中,从而产生与我们所知道的地球早期历史相一致的生命出现的模型。
地球和生命的化学反应走在同一条路上。由于这种共同进化,我们可以利用使地球系统运转起来的基本行星过程的理解,绘制出生命的物理、化学和环境地图。
早期涉及有机分子的化学反应是如何导致生命本身的?斯克里普斯研究所的拉姆·克里希纳穆西(Ram Krishnamurthy)说:PCE3将试图回答这个问题。
该小组最初的任务之一是研究小分子是如何在早期地球上合成或传递到早期地球上的,以及这些小分子如何在早期地球环境中生存并随后形成更复杂的化合物,这些化合物可能会影响生命的出现。
麻省理工学院(MIT)和哈佛-史密森天体物理中心(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)去年的一项研究发现,在人们认为生命首次出现在地球上的时候,被称为硫化物阴离子的分子非常丰富。
佐治亚理工学院的罗伦·威廉姆斯(Loren Williams)指出:
解构生命的起源需要对地球早期历史中的环境和化学条件,以及生命是如何在一个与今天大不相同的世界中发展和进步的有着深刻的理解。
美国国家航空航天局的天体生物学项目已经通过“地球第一起源”(Earth First Origins)项目向伦斯勒理工学院(RPI)提供了900万美元的资助,该项目将利用其专门知识协助PCE3联盟。
伦斯勒理工学院(RPI)在天体生物学领域有着悠久的研究历史,伦斯勒理工学院对天体生物学领域有着广泛的贡献,地球第一起源项目和伦斯勒天体生物学研究和教育中心(RARE)将极大地增加我们的发现遗产。
早期地球上存在着各种类型的环境,其中许多环境可能是生命的起点,或者生命可能是通过连接几个环境生态位的过程而出现的。我们想要在不同的早期地球环境中建立一系列可能的条件,在实验室中复制它们,并理解导致生命的化学合成序列的特殊因素。
叠层石是地球上最早的多细胞生命形式之一
伦斯勒理工学院研究计划汇集了一系列领域的科学家,包括行星演化、早期地球化学、实验天体生物学和分析化学,该小组还包括分子生物学家以及地球化学建模和数据可视化专家。
作为“地球第一起源”的一部分,早期地球实验室(EEL)将使用实验设备来模拟早期地球上的条件,联合研究员、地球化学家和研究所教授布鲁斯·沃森(Bruce Watson)表示:
早期地球承载了一系列不同的环境。通过精确地描述水-岩石-大气的相互作用,或流体沿热梯度和化学梯度的流动和混合,早期地球实验室将提供一种更好的方法来探索在地球最早时期出现的化学途径。
这是一个令人兴奋的努力,不仅对地球上的生命,而且对其他地方的生命也是如此。数以千计的系外行星(围绕其他恒星运行的行星)已经被天文学家发现,据估计,仅在我们的银河系就有数十亿颗。了解生命是如何起源于地球的,将有助于天文学家在其他星球上寻找生命,包括我们自己的太阳系中的生命。海洋世界在我们的太阳系中是常见的,不仅在地球上,而且在几个有次表层海洋的结冰的卫星上,因此,在太空中的其他地方,海洋也可能是常见的。如果能找到这些海洋世界,它们将成为寻找外星生物证据的主要目标。
PCE3联盟不仅可以帮助科学家了解生命是如何在地球上发展的,也可以帮助他们了解在其他岩石系外行星上,例如Trappist-1系统中的生命是如何发生的。
地球是一颗多岩石的行星,许多岩石行星在太阳系外被发现。我们还不知道其中任何一个星球的情况,但这些星球中的一些可能会变得有点像地球。随着新的NASA联盟的进展,它的结果将帮助科学家确定这些世界中哪些可能不仅适合居住,而且有生命居住。正如加州大学河滨分校的蒂莫西·莱昂斯(Timothy Lyons)所说:
我特别兴奋地把生命的起源与我们这个星球早期的、充满活力的可居住性联系起来,并利用这些经验来想象遥远恒星周围的行星如何同样地有利于生命的起源和进化的。
简而言之:NASA的新PCE3联盟将试图回答人类有史以来面临的最大问题之一:地球上的生命是如何开始的?
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