圖：玻璃針管下的行星塵埃微粒圖

很久以前，科學(xué)家便已了解，一些成分是構(gòu)成生命的必要物質(zhì)，比如水以及關(guān)鍵化學(xué)分子——碳。近年來，科學(xué)家在大型行星以及其他天體中發(fā)現(xiàn)了這兩種成分。

但是，直到現(xiàn)在，基于外行星樣本的研究數(shù)據(jù)并沒有形成最終結(jié)論，即有機(jī)物質(zhì)是如何以及何時(shí)在充滿引力的太陽系石塊上形成的？

我的團(tuán)隊(duì)與國際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)一起分析了伊藤川25143石塊上的微粒。 我們研究發(fā)現(xiàn)，伊藤川表面已經(jīng)形成了組成生命的原始有機(jī)成分。此外，隕石以及太空塵埃也為伊藤川帶來的有機(jī)成分。

這是首次有研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，行星表面形成了有機(jī)物，并且這些有機(jī)物質(zhì)在其他有機(jī)物質(zhì)落到行星表面前，便已經(jīng)形成演化。借助這一發(fā)現(xiàn)，我們可以推測(cè)地球表面化學(xué)成分在幾十億年中的演化過程，直至形成了地球上的第一個(gè)生命。

樣本收集

每天約有50到150顆重達(dá)10克的隕石落到地球表面。這些隕石塊上或許便攜帶著太陽系中的化學(xué)成分，但是，當(dāng)他們進(jìn)入大氣層，尤其是地球大氣層后，這些隕石塊便會(huì)燃燒起來，摧毀了其表面攜帶了這些化學(xué)成分。

這也是實(shí)施太空任務(wù)的原因，即航天器能夠直接在外太空收集隕石、行星樣本，以及月球、火星樣本，從而在其進(jìn)入大氣層之前觀察這些外行星微粒。

這類太空任務(wù)可以追溯至2003年日本航天航空局實(shí)施的隼鳥任務(wù)。這一任務(wù)通過向近地行星伊藤川發(fā)射航天器，以捕捉、存儲(chǔ)并回收其表面微粒，使得科學(xué)家能夠探究構(gòu)成生命物質(zhì)的成分。

圖：伊藤川行星

之所以選擇伊藤川行星作為任務(wù)對(duì)象，是因?yàn)槠溥\(yùn)行軌道能夠?qū)⑵溥\(yùn)送至距離地球較近的位置，從而使得隼鳥航天器能夠在2005年截獲這一行星。盡管需要忍受兩年的太陽耀斑影響以及技術(shù)障礙，但是對(duì)隼鳥航天器而言，這仍是一次壯舉。

在伊藤川上空20米處觀測(cè)六周后，隼鳥航天器降落在行星表面，并以每秒25千米的速度完成了兩次著陸任務(wù)。兩次著陸任務(wù)中，航天器就像獵鷹一樣，以較快速度俯沖下午，捕捉它的獵物。在日語中，隼鳥便是獵鷹的意思，而這次任務(wù)中，我們的獵物便是行星塵埃。

塵埃落定

2010年，隼鳥航天器順利返回地球，并平安載回大量珍貴的、未被污染的塵埃顆粒。截至2012年，這些微粒已經(jīng)運(yùn)送至世界各地的科學(xué)家手中。這些塵埃中，大部分是直徑50微米的微粒，大概是人類頭發(fā)絲的一半。

分析這些微粒是一項(xiàng)艱巨且細(xì)致的工作。我們只能借助針管將其抽取出來——這些微粒只能用靜電將其附著到針管表面，僅僅是一個(gè)輕微的呼吸，都將會(huì)將其吹散并消失在空氣中。此外，我們對(duì)其展開研究時(shí)，還需要確保容器內(nèi)沒有其他微粒。

到現(xiàn)在為止，科學(xué)家已經(jīng)對(duì)10種以內(nèi)的伊藤川顆粒開展有機(jī)物研究。這些研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了水和有機(jī)物質(zhì)。但是，所有科研人員都無法確定這些微粒上有機(jī)物質(zhì)以及水來自哪里，也無法區(qū)分這些物質(zhì)來自哪些行星。

來自外行星的證據(jù)

我們的微粒與眾不同。因形狀類似南美洲而綽號(hào)“亞馬遜”的微粒也含有有機(jī)物質(zhì)，但是，這一次，同位素信號(hào)明確將其區(qū)分為外行星物質(zhì)。

圖：當(dāng)近距離觀測(cè)亞馬遜微粒時(shí)，其形狀類似南美洲形狀

我們還發(fā)現(xiàn)了另一個(gè)可以證明亞馬遜微粒有機(jī)物質(zhì)來自不同源頭的證據(jù)：內(nèi)源性（來自伊藤川行星自身）及外源性（在伊藤川行星以外的地方形成并降落至伊藤川行星表面）。

這是因?yàn)?，我們發(fā)現(xiàn)，亞馬遜微粒上同時(shí)存在著原始的、未經(jīng)歷高溫洗禮的有機(jī)物質(zhì)與需經(jīng)600度高溫形成的石墨有機(jī)物質(zhì)，并且兩者之間僅隔10微米遠(yuǎn)。

這十分有趣，原來伊藤川曾經(jīng)經(jīng)歷過如此高溫的洗禮。這也意味著，伊藤川行星此前一定是屬于某一個(gè)直徑40千米的大型行星，此后，由于碰撞影響分裂成了碎塊，其中一部分重新匯聚形成了伊藤川行星。

經(jīng)歷過高溫的有機(jī)物質(zhì)此前一定是來自一個(gè)內(nèi)部高溫的大型行星，而未經(jīng)歷過高溫的有機(jī)物質(zhì)則是后期受碳質(zhì)隕石影響或太空塵埃影響形成。伊藤川行星上的水同樣如此：伊藤川上的水分子經(jīng)過高溫階段后消失了，而在高溫消退后，外部水分子重新在伊藤川上聚集形成。

古老的地球

我們的研究表明，伊藤川以及其他太陽系中的行星能夠在不同條件下通過不同的方式演化形成水及有機(jī)物質(zhì)，只是需要漫長(zhǎng)的時(shí)間。

借助這一發(fā)現(xiàn)，我們也能夠推測(cè)地球自身的生命起源。如果天體碎石能夠在幾十億年中演變，甚至分享自身的有機(jī)物質(zhì)，正如我們觀測(cè)到的伊藤川行星那樣，那么，或許，承載智慧生命的特殊星球——地球的形成也只是天體碰撞的結(jié)果。

BY: Queenie Hoi Shan Chan

FY: 秋

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