地外物质输送的有机分子可能在地球生命起源中扮演了关键角色。日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)的“隼鸟2号”任务从小行星龙宫(162173 Ryugu)带回的样本中,科学家首次确认了全部五种标准生命碱基的存在,包括嘌呤(腺嘌呤和鸟嘌呤)以及嘧啶(胞嘧啶、胸腺嘧啶和尿嘧啶)。这一发现发表于《自然·天文学》,不仅填补了地外生命前体物质研究的空白,更将小行星作为生命“种子”携带者的假说推向了新的高度。
龙宫样本中的嘌呤与嘧啶含量几乎相等,这与著名的默奇森陨石(富含嘌呤)以及贝努小行星(Bennu)和奥古尔陨石(Orgueil,富含嘧啶)形成了鲜明对比。尽管龙宫、贝努和奥古尔在矿物学和元素组成上高度相似,但它们的嘌呤与嘧啶比率与氨含量呈负相关。这一现象表明,这些样本中的碱基可能是在各自母体天体的物理化学环境下,通过某种共同的合成路径形成的。
为了排除地球污染并获取最原始的数据,研究团队对龙宫样本进行了严格的水提取和酸提取分析。结果显示,样本中溶解态有机物的碳和氮同位素组成显著重于地球有机物,且同位素特征与不溶态有机物截然不同,有力证明了这些碱基源自地外。通过高分辨率质谱和毛细管电泳等多种手段的交叉验证,研究团队不仅确认了五种标准碱基,还检测到了尿嘧啶的结构异构体6-甲基尿嘧啶,进一步佐证了其非生物合成的起源。
对比分析显示,龙宫样本的碱基总浓度虽低于贝努样本,但其独特的嘌呤/嘧啶比率(约1.1-1.2)揭示了不同的化学演化历史。贝努和奥古尔样本中极高的尿嘧啶含量可能继承了冷分子云的特征,而默奇森陨石中嘌呤的主导地位则暗示了氢聚合反应的作用。研究团队推测,氨的可用性可能是驱动这些不同小行星母体上碱基合成路径的关键因素,而高能辐射(如短寿命放射性核素衰变产生的伽马射线)可能促进了含氮小分子向碱基的转化。
这一发现证实了五种生命碱基在太阳系碳质小行星中的广泛存在,强化了碳质小行星为早期地球提供生命前体化学物质的假说。对于中国航天及深空探测行业而言,随着中国天问二号等小行星采样返回任务的推进,未来在分析地外样本时,应重点关注碱基分布比率与母体环境参数的关联,这将为理解地球生命起源的宇宙背景提供至关重要的参照数据。
