2023年9月,美国国家航空航天局(NASA)的“奥西里斯-雷克斯”探测器成功将碳质小行星“贝努”的样本带回地球。此前分析已确认该样本中含有氨基酸、核糖等多种与生命相关的分子。北海道大学低温科学研究所大场康弘教授团队此次针对样本中富含氮的有机化合物展开深入分析,取得突破性进展。
研究团队在贝努样本中检测到总计38种含氮杂环化合物,其中包括构成生命遗传物质的全部5种核酸碱基:胞嘧啶、尿嘧啶、胸腺嘧啶、腺嘌呤和鸟嘌呤。值得注意的是,其中至少4种此前在地球外物质分析中从未被识别。在5种核酸碱基中,仅存在于RNA中的尿嘧啶含量最为丰富。结合此前已发现的RNA组成成分核糖,这一发现有力支持了“RNA世界假说”,即生命诞生前的化学进化过程中,RNA可能扮演了核心角色。
尽管核酸碱基被广泛检出,但由核酸碱基与糖结合形成的“核苷”类化合物在本次分析中并未发现。这表明贝努母体所处的低温反应环境可能尚未达到合成核苷所需的条件。此外,团队还检测到高浓度的尿素。尿素是生物代谢产物,在富含氨的低温环境中易于生成,同时也是合成尿嘧啶等核酸碱基的重要原料。
通过模拟贝努母体环境的热水反应实验,研究人员发现,除了低温化学过程外,相对温暖的环境条件也可能显著影响样本中有机化合物的分布。这些发现为理解宇宙中分子复杂化过程、以及地外有机分子向地球输送的规模提供了重要线索,对揭示前生物化学演化机制具有深远意义。
日本在小行星采样返回领域处于全球领先地位,继“隼鸟2号”成功采集龙宫小行星样本后,贝努样本分析进一步巩固了其在地外天体化学研究中的前沿地位。中国“天问二号”任务计划探测两颗小行星,未来可借鉴此类分析框架,深化对地外有机分子分布规律的认识,推动我国深空探测与生命起源研究的协同发展。
