贝努样本揭示氨基酸的冰冷放射性起源

NASA 的 OSIRIS-REx 任务于 2023 年从小行星 Bennu带回了样本，为早期太阳系提供了原始的化学记录，并持续产生突破性见解。由宾夕法尼亚州立大学 (Penn State University)研究人员领导并于 2026 年 2 月 10 日发表的一项新研究显示，在这些样本中发现的氨基酸很可能形成于冰冷、放射性的环境，而非此前理论认为的温暖液态水环境。这一发现从根本上改变了我们对生命前化学的理解，表明生命的基石可以通过电离辐射在寒冷、严酷的太空深处产生。

为什么 Bennu 的氨基酸暗示其起源于冰冷的放射性环境而非液态水？

小行星 Bennu 含有甘氨酸等氨基酸，其同位素特征表明它们形成于寒冷的外太阳系中受辐照的冰层，而不是像默奇森 (Murchison) 等陨石中常见的富含液态水的环境。传统理论依赖于施特雷克 (Strecker) 合成——这需要液态水、氰化氢和氨——而 Bennu 甘氨酸中的同位素指纹表明，来自短寿命放射性核素的电离辐射驱动了冷冻基质内的化学反应。这表明早期太阳系拥有多种不同的有机合成化学途径。

该研究团队由共同作者 Allison Baczynski 和 Ophelie McIntosh 领导，利用宾夕法尼亚州立大学 (Penn State) 的专门仪器，对丰度极低的有机化合物进行了高精度同位素测量。他们发现 Bennu 的化学组成与经过充分研究的富碳陨石（如 1969 年坠落于澳大利亚的默奇森 (Murchison) 陨石）有显著不同。默奇森陨石显示出在温和温度下形成的证据，而 Bennu 的特征则指向太阳系外围区域一个更寒冷、挥发物更丰富的历史。

在 Bennu 样本中发现甘氨酸是地外生命的证据吗？

不，在小行星 Bennu 样本中发现甘氨酸并非地外生命的证据；它是生命前化学的证据，即产生生命基石的非生物过程。甘氨酸是最简单的氨基酸，被认为是在太空环境（如星际尘埃颗粒表面或小行星内部）中非生物形成的先驱分子。虽然它是蛋白质的重要组成部分，但它的存在表明了生命的化学潜力，而非生物体的存在。

该研究最引人入胜的方面之一是对谷氨酸的分析。研究人员发现这种氨基酸的两种镜像形式（即对映异构体）之间存在意想不到的同位素差异。在地球的生物系统中，生命几乎只使用“左手型”氨基酸。在 Bennu 样本中，“左手”和“右手”形式显示出强烈的氮值对比，这种差异目前尚无法解释，是正在进行的调查重点。这一异常现象进一步证实了这些分子是通过复杂的、非生物的辐射驱动过程形成的。

Bennu 的发现对地球生命的起源意味着什么？

在小行星 Bennu 上的发现意味着生命的基石可以在比以前认为的更广泛的地外环境中形成，包括冰冷和具有放射性的区域。这支持了生命前原料通过撞击被带到早期地球的理论，提供了一套可以启动生物进化的有机分子“工具包”。它表明早期太阳系是一个多样化的实验室，在温暖的水性环境和冰冻的受辐射区域都产生了生命的种子。

通过确定这些多样化的形成途径，科学家们正在重新思考“宜居带”的概念。传统上，宜居性是由液态水的存在来定义的；然而，宾夕法尼亚州立大学 (Penn State) 的研究表明，即使在缺乏热量的情况下也能产生化学潜力。这意味着冰冷的卫星和遥远的小行星在生命起源的故事中可能比最初想象的要重要得多。这些分子的韧性表明，生命的前驱体足够强大，能够在外太阳系到内部类地行星的剧烈运输过程中幸存下来。

放射性衰变在有机合成中的作用

该研究强调了短寿命放射性核素的关键作用，它们为早期太阳系的化学合成提供了必要的能量。在缺乏太阳温暖的情况下，小行星母体内放射性同位素的衰变充当了局部动力源。这种电离辐射与星际冰（水、一氧化碳和氨的冻结混合物）相互作用，触发了甘氨酸等复杂有机物的形成。关于这一过程的关键发现包括：

• 辐射 vs. 热量：电离辐射即使在接近绝对零度的温度下也能打破化学键并产生反应性自由基。
• 同位素质量：团队测量了原子质量的细微差异，以区分在冰中形成的分子和在水中形成的分子。
• 化学多样性：研究结果表明，太阳星云的不同区域产生了不同化学“风味”的有机物质。

空间天气背景与现代观测

有趣的是，这项研究于 2026 年 2 月 10 日发布时，恰逢重大的空间天气事件，这与 Bennu 样本中所研究的高能环境相呼应。记录到了一场 Kp 指数为 5 的 G1 级（中等）地磁暴，在高纬度地区引起了生动的极光。现代太阳辐射与行星大气之间的这些相互作用提醒着人们，辐射驱动的化学如何持续影响着我们的太阳系。此次极光的可见区域包括：

• 阿拉斯加费尔班克斯 (Fairbanks, Alaska)：纬度 64.8，头顶上方极佳观测点。
• 冰岛雷克雅未克 (Reykjavik, Iceland)：纬度 64.1，高强度。
• 挪威特罗姆瑟 (Tromsø, Norway)：纬度 69.6，北欧清晰可见。
• 瑞典斯德哥尔摩和芬兰赫尔辛基：在北方地平线附近可见。

天体生物学的未来方向

展望未来，研究团队计划将其同位素分析扩展到更广泛的陨石中，以确定在小行星 Bennu 中发现的冰冷放射性特征是否是早期太阳系的普遍特征。通过将这些结果与其他任务（如火星卫星探测 MMX 或未来的冰卫星探测器）即将带回的样本进行比较，科学家希望绘制出宇宙中有机物的分布图。这一绘图将完善我们关于生命基石如何散布在行星系统中的模型。

对 OSIRIS-REx 样本的分析才刚刚开始揭示我们天体邻居的化学历史。作为原始的时间胶囊，Bennu 提供了一个未经改变的视角，让我们审视 45 亿年前存在的条件。氨基酸可以在冰冷、放射性的环境中形成的发现表明，宇宙中生命前驱体的肥沃程度可能远超我们的想象，将寻找起源的视角从“寻找水源”转向“寻找化学”。