“陨石飞船”如何播种生命？

“陨石飞船”如何播种生命？

生命是如何在地球上诞生的?生命起源大戏的其中一个剧本是这样写的：40亿年前，生命的萌芽最早出现在远离地球的某一颗行星之上(其中呼声最高的行星是火星)。有一天，这颗行星遭遇了一场猛烈的小行星撞击，无数的行星碎片四处飞溅，经过漫长的太空旅行，其中一些行星碎片到达地球，乘坐在行星碎片上的微生物就成了地球生命的祖先。

太空环境这么恶劣，这场大戏真的有机会上演吗?

团结一心对抗辐射

微生物乘坐着“陨石飞船”在太空中旅行，所要面对的首要问题就是宇宙辐射，辐射能量高，能够穿透岩石直接击中微生物，微生物真能在辐射下生存吗?

为了弄清这个问题，日本科学家进行了一项实验。实验对象是一种叫做“抗辐射奇异球菌”的细菌，它是迄今地球上所发现的对于电离辐射、紫外线、过氧化氢和其它破坏DNA的物质最具有抵抗力的细菌，研究人员决定将它们搬到国际空间站上，实践检验其抗辐射的能力。

研究人员培养了抗辐射奇异球菌的菌群，将其分为3份，分别放入3块铝合金面板中，然后将合金面板安装在国际空间站的外墙上，让抗辐射奇异球菌完全暴露在太空环境中。每隔1年，研究人员就会取下一份样本，检查其中细菌的存活情况。结果发现，即使暴露于太空3年之久，依然有相当多的抗辐射奇异球菌生存了下来。

研究人员检查了菌群样本，发现这些细菌并不是“全身而退”，而是有着一定的死亡率，但这些细菌的牺牲并没有浪费，而是化身为保护罩，保存了种群的有生力量：死亡的细菌“团结”起来，形成不同厚度的“保护罩”，将位于中间的细菌笼罩起来，保障它们不再受到太空辐射的伤害。

利用每年收集的数据，研究人员对抗辐射奇异球菌在太空的存活率做出了推测，“保护罩”越厚，菌群的存活率越高。据估计，厚度大于1毫米的细菌能够在太空存活长达8年，而保护罩更厚的菌群在太空环境下甚至能够存活15到45年。乘坐“陨石飞船”的微生物完全可能采取相同的策略，在长期的太空旅行中保存火种。

太空射线成为旅程补给

几十年的生存时间看起来并不短，但是宇宙如此广阔，没有动力的“陨石飞船”想到达地球并不容易，一块陨石降落到地球上的时间可能以百万年为单位。这样的话，微生物乘客如何在“陨石飞船”中生存下来呢?

宇宙中最不缺的就是辐射射线了，如果能以这些射线作为食物，微生物就不愁生计了。在非洲一座金矿地下2.8千米处的一个水潭中，科学家发现了一种以射线为食的微生物——金矿菌。在地底下，既没有阳光，也没有氧气和碳水化合物，只有矿洞中不断向外辐射射线的放射性元素铀，金矿菌就生活在这样的绝境中。

在这种情况下，金矿菌发展出了以射线为食的能力：铀原子核衰变能分裂石头内的硫和水分子，经过一系列化学反应产生小分子硫和过氧化氢。金矿菌利用这些小分子相互反应产生的能量，合成有机物，同时也具有一套修复辐射损伤的系统，得以生存下来。

辐射不仅来自于放射性元素，也可以来自宇宙射线，例如超新星爆炸就可以释放出大量高能粒子射线，金矿菌能不能生活在太空环境中呢?美国科学家迪米特里·阿特利开展了一系列模拟实验，验证金矿菌在火星、月球、冥王星、木卫二、土卫二以及部分彗星上的宇宙射线环境中的存活能力。模拟结果显示，当宇宙射线击中星球表面时，会产生二级粒子，同时产生能量，这些能量或能为金矿菌提供“食物”来源。

宇宙射线不仅能为微生物提供食物，甚至可以从零开始孕育生命，最近一项实验展现了这种可能性。碳质球粒陨石是一种充满水和有机物的放射性陨石，它会产生高能伽马射线，可以驱动化学反应合成生命的基石——氨基酸。

研究人员将氨、甲醇和甲醛混合溶于水中，并确保其含量与陨石内部相似。为了观察陨石内部产生伽马射线的放射性元素是否可以产生氨基酸合成所需的热量，研究人员模拟钴-60同位素的伽马射线照射它们的混合物。不出所料，科学家们发现伽马射线轰击导致溶液内氨基酸数量激增，高能伽马射线提高了氨基酸的合成速率。而且，实验室生产的氨基酸比例与默奇森陨石中发现的比例相匹配(默奇森陨石是一块重100千克的太空陨石，于1969年坠落在澳大利亚)。

实验结果暗示了，在宇宙射线的催化下，生命可以诞生在“陨石飞船”中并随之前往地球。

成功降落的乘客并不少

如果细菌能存活下来，又有多少“陨石飞船”及其乘客能成功到达地球呢?科学家对此也做了一些推测。

加拿大不列颠哥伦比亚大学的科学家布雷特·格拉德曼用计算机计算了“陨石飞船”在太空中旅行多长时间才能到达地球。结果显示，大约1%的碎片会在一百万年内到达地球，0.1%的碎片会在10万年内到达地球，0.00001%的碎片会在10年内到达地球。

乍一看，这个概率非常小，但考虑到一场撞击可能飞溅出来的行星碎片数量，能够到达地球的“陨石飞船”数量就变得可观起来。为了估计每年有多少陨石成功撞击地球，乌拉圭天文学家冈萨洛·坦克雷迪分析了美国陨星学会的数据。从2007年到2018年，有95次陨石坠落地球的报告，平均每年报告约7.9次。不过这些陨石事件只统计了城市地区人们亲眼目睹到的部分，而只有29%的地球表面被陆地覆盖，城市地区则只占了陆地面积的0.44%，因此这些陨石可能只是降落到地球的一小部分。坦克雷迪估计，整个地球上每年大概会有6200颗陨石坠落，而落在陆地上的大约有1800颗。

不过，“陨石飞船”在降落前还要遭受一场终极考验——烈火。每年都有大量来自外太空的岩石碎片在地球大气层中烧尽，其中许多会短暂燃烧，并以“流星”的形式划过天际，其中的微生物乘客是否能挺过高温考验、成功到达地球呢?

美国加州理工学院教授约瑟夫·卡什宾克决定用实际来自火星的陨石来验证这个问题，他调查了一些较大的火星陨石，发现靠近陨石表面的部分磁场方向参差不齐，这表明这部分曾经历过高热，磁场被热量消除了。但是，距离表面约3毫米厚的陨石核心的磁场却仍然存在，这意味着燃烧所产生的热量只到达了陨石表面3毫米深处，陨石内部没有加热到很高的温度。卡什宾克进一步调查了陨石磁场被破坏时的温度，结果为40℃，也就是说，原来的磁场残留的陨石的内部被保持在40℃以下。如果陨石内部温度保持在40℃以内，细菌完全可以存活下来。

看来，微生物乘坐“陨石飞船”来到地球，成为我们的祖先，这一幕大戏正变得越来越合理。