How NASA Found the Ingredients For Life on an Asteroid
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生命是如何开始的?这是科学界最大的难题之一,但在地球上无法解答,因为地球古老的线索已被地球不断变化的地表掩埋。因此,科学家们将目光投向了地球以外,例如贝努小行星,它是远古世界遗留下来的碎片。2023年,美国宇航局的OSIRIS-REx宇宙飞船采集了贝努小行星表面的样本并带回了地球。从那时起,科学家们就一直在努力研究贝努小行星的碎片。现在,他们准备公布研究结果——这是我们迄今为止对早期太阳系时间胶囊的最佳观察,它曾经孕育着生命的成分。</context> <raw_text>0 嘿,太空迷们。这里是美国宇航局的《好奇宇宙》。我是你们的主人帕蒂·博伊德,今天我们将深入探讨科学界一些最大的未解之谜。我们是如何来到这里的?地球上的生命是如何开始的?一些答案可能来自我们太阳系中的小行星。因此,美国宇航局发射了一艘名为OSIRIS-REx的宇宙飞船去采集一个名为贝努的小行星样本。

在NASA科学家打开样本容器的16个月里,他们一直在仔细研究其中的岩石。现在,他们终于分享了一些令人兴奋的结果。在一项新的研究中,OSIRIS-REx团队揭示了贝努携带着有机分子,即生命的构成要素。我们将与何塞·阿庞特讨论所有这些。他是一位与OSIRIS-REx团队合作的天体化学家。

他是少数几个能近距离接触贝努的人之一。何塞,欢迎来到《好奇宇宙》。谢谢你,帕蒂。那么,你最初是如何对太空以及研究像贝努这样的行星产生兴趣的呢?哇,这是一个很难回答的问题。我受过化学训练,所以我获得了化学学士学位。

我根本不了解太空。在我的本科和后来的研究生学习中,我实际上对太空没有任何好奇心。我最初来自秘鲁。

在那里我获得了化学学士学位。然后我来到美国攻读有机化学博士学位。我看到一则广告,他们正在寻找一位天体生物学家来分析陨石中的有机化合物。我接受过分析陆地样本中有机化合物的训练。

我的意思是,我对小行星或陨石一无所知,但我发现它非常有趣。所以我申请了这个职位,这就是我在NASA的旅程开始的地方。

梅拉妮·沃里克:太酷了。那是你第一次听到“天体生物学”这个词吗?或者你对它的含义有所了解吗?弗朗切斯科·坎波伊:当然,我没有。我必须说实话,当我第一次读到这个词时,我认为它有点虚假。我不得不去维基百科搜索它。读完之后,我想,哇,这是有史以来最疯狂、最令人兴奋的事情。梅拉妮·沃里克:完全正确。

非常酷。所以,请告诉我们一些关于这颗贝努小行星的情况。它今天是什么样子?它在太阳系中的什么位置?贝努小行星是太阳系中的一颗小型天体,位于地球和火星之间。

它是一种碎石堆类型的小行星,这意味着你可以想象一堆不同的岩石被放在一起,然后聚集成了这个天体。这项任务,O-Rex,将帮助我们了解这个碎石堆是如何形成的,它最初是在哪里形成的,以及它里面包含什么。

很好。在我们开始讨论贝努以及我们从贝努中学到的东西之前,你能简单地向我们介绍一下贝努的生命故事吗?这个碎石堆究竟是什么时候聚集在一起的?我们认为它当时在哪里?从我们太阳系的开始到今天,它的旅程是怎样的?我们是怎么知道的?好的。这是我们在去贝努之前不知道的问题。

所以,这是一个我们现在才开始解答的问题,因为我们正在分析样本。因为我们正在发现几种有机化合物,以及实际上只能在......

在太阳系中化合物可以凝固的地方形成的几种元素、盐和矿物。我们通常称之为雪线。这是太阳系中水冻结的地方。你能提醒我们雪线在我们最喜欢的行星之间在哪里吗?是在木星到土星之间吗?在木星之前。好的,所以在火星和木星之间某个地方是雪线。好的。好的。

如果它进一步进入太阳系内部,它就会变成蒸汽。因此,它将逃逸到固体天体的形成。因此,根据我们迄今为止在贝努中看到的材料,我们倾向于认为贝努是......

一个更大天体的子碎片,这个天体在某个时候绕雪线后运行,这意味着在太阳系的外围。但奇怪的是,贝努在太阳系内部。这意味着发生了一些事情

最初居住在太阳系外围的母体在某种程度上首先被破坏成几块,其次,这些碎片不知何故最终出现在太阳系内部。

太酷了。所以它基本上锁定了早期太阳系和太阳系外围的秘密。现在它足够近了,我们可以谈谈里面有什么。那么,拥有贝努的样本有多重要?我们已经以陨石的形式拥有来自小行星的物质,这些陨石已经降落在地球上了,对吧?是的。

贝努在太空中,处于真空状态,处于非常寒冷的条件下。因此,任何穿过我们充满水、充满空气中有机物的地球大气层的东西,都会有所不同。它会开始分解。实际上,许多人没有意识到的是,我们今天在陨石中看到的东西,我们首先没有一个关于它何时会来的背景。

除非你看到它坠落,然后你把它捡起来,但这有点罕见。但是,如果你例如在南极洲收集陨石,那么这些陨石可能已经在冰上放置了几十年。

几千年了。你不知道,对吧?然后,所以你不知道它究竟来自哪里。比如,它来自太阳系内部吗?它来自太阳系外部吗?它的母体是什么?比如,它来自一颗行星,一颗卫星吗?所以它只是随机的。你假设,你知道,它是......对。但你并不能确定。所以我们对这些陨石有很多疑问,关于它们起源的故事。当然还有你无法避免的污染。你真的无法避免......

地球上的污染。这是不可能的。梅拉妮·沃里克:所以在这里,我们有一个原始样本,与那些相比,它的历史对我们来说非常了解。这太酷了。所以OSIRIS-REx花了七年时间将贝努的样本带回地球。这是一个漫长的等待。所以,当你第一次拿到样本时,你能为我设置一下场景吗?那是什么感觉?何塞·安德烈斯:我想,我和其他人有点不一样。

我以为我会非常兴奋。但是当那一刻到来,你必须处理材料,你把它放在手里时,你必须非常小心。所以你必须把情绪排除在外。你必须专注于你正在做的事情。你必须小心你采取的每一步。所以我的方法是,

想想,这并不值钱。我的意思是,我不是要把它扔掉,或者让它掉到地上,对吧?但是,你知道,要系统地去做,而不是那么,我想,充满激情或......

紧张。此外,样本的交付还延迟了。好的。所以听起来你的预期阶段就像是在等待东西到这里。但是一旦工作来了,你就要进入工作模式。你只需要完成工作。我甚至在年底告诉我的妻子

到2023年底,我为她做准备,嘿,在圣诞节假期期间,我将要工作。我将要分析贝努。所以我们没有假期。什么都没有。

但我想,是的,就是这样。所以你正在谈论来自贝努的样本,以及将它们送到戈达德这里,以及你即将开始研究它的时候。我试图想象那是什么样子。所以你是在一个洁净室里吗?穿着兔装,戴着手套触摸岩石?还是样本与众不同?不,绝对是。我们有我们所谓的洁净室。这是一个比较干净的房间。我的意思是......

它不是真空状态,但是的,我们必须穿上防护服,戴上发网,戴上口罩,戴上手套,然后......

然后盖住鞋子。所以我们进入这个气氛更清洁的房间。然后我们有特殊的腔室吹送洁净空气。有一个正向流动。所以东西不能进入那个腔室。东西只能出去。所以我们把样本放在那里。到目前为止,一切都很好。

样本是什么样子的?一块小石头?是的。样本,我的意思是,它们真的很暗。它们看起来像木炭,字面上的。你无法用肉眼区分,比如,这是木炭还是陨石?哇。或者贝努。你无法分辨。但是,好的,我们把样本放在我们所谓的鹰形容器中。所以鹰形容器是......

这些金属管在氮气下密封在一个特殊的设施单元中,在那里他们保存贝努。所以他们在那些氮气室里称重样本。

然后他们把它们运送到戈达德的我们这里。然后我们在前面提到的那个洁净室里打开这些容器。希望到那时,样本还没有吸收任何地球上的水,并且尽可能保持原始状态。所以在那里......

也许如果我们需要粉碎它,我们就粉碎它。这就是乐趣开始的地方。那么,你能告诉我们,在实验室里开始进行这些测量需要多长时间吗?这是像一天就能完成的事情吗?不。不,我的意思是,听起来好像,是的,你得到了样本,你进行了分析,对吧?不,方法的开发非常费力,因为你正在处理

这些含有微量有机物的矿物岩石。想想你的指纹将含有

比你正在分析的实际岩石多一千倍的有机物。哇。是的。因此,仪器的灵敏度必须针对这种低浓度进行调整。因此,我们面临的挑战是污染和检测限。

通常,我们实验室研究这些物质的方法可能需要6个月到几年时间。然后,即使我们认为我们已经准备好最终分析样本,一旦你在你不知道其矿物学、不知道其成分的未知材料中进行测试,你的方法可能

弗朗切斯科·坎波伊:完全没用。梅拉妮·沃里克:所有这些原因都必须如此有条不紊、如此小心、如此多的准备工作才能进行这些测量。所以现在,好的,让我们进入你终于开始从样本中收集数据的时刻。这对于这个样本来说是一种大揭秘。那么你发现了什么?弗朗切斯科·坎波伊:所以我们关于有机化合物的第一篇论文是由我的同事丹尼·格拉文领导的。

它主要关注氨基酸的分析,尽管还介绍了其他几个有机化合物家族。这包括对生命受众很重要的物种。而且,你知道,要制造一个细胞,你需要一个细胞壁。而细胞壁是由我们所说的羧酸构成的。这些化合物在毒液中被发现。

然后在细胞内部,你会有蛋白质。蛋白质是由氨基酸构成的,我们在贝努中发现了氨基酸。然后为了创造生命,你制造RNA和DNA。这些是由核碱基、氨基酸和糖构成的。

所以我们有氨基酸。我们发现了核碱基。哇。为了制造所有这些化合物,你需要其他起始材料,称为醛和酮。我们也在贝努中发现了它们。哇。所以所有这些物种都将在本文中进行描述。这个消息对天体生物学领域意味着什么?它有多重要?我的意思是,这对天体生物学来说是一件大事。它证实了所有......我的意思是......

你说,哦,是的,所有这些化合物都在陨石中被发现。但是如果所有这些陨石实际上都是污染呢?对。对?我们需要知道这一点。所以现在我们知道了。然后——这太重要了。——我们正在证实早期太阳系的化学清单非常庞大,而且分子能够在撞击地球后存活下来。

它们可以在早期地球上播种有机物,我们都可能起源于你体内的水,无论如何,都可能来自那些实际上撞击早期地球的小行星之一。对。对。而且,我的意思是,当你真正思考它的时候,这是深刻的东西,对吧?完全正确。所以像贝努这样的行星正在向早期地球输送水和化合物。对。

梅拉妮·沃里克:所以这真的是——天体生物学家也会对此感到兴奋,对吧?它正在把许多现在是问号的东西,逐渐变成确定性的东西。弗朗切斯科·坎波伊:如果我告诉他们,嘿,这些是可以使用的化合物。你如何用它制造一个细胞?梅拉妮·沃里克:哇。弗朗切斯科·坎波伊:需要什么?什么矿物?什么水位?

pH值,你能用这个清单做什么?给我生命。我们快到了,对吧?我们正在真正缩小我们开始提出这些问题并向前推进的空间。所以这非常令人兴奋。所以再谈谈那些有机物。那么,这告诉我们什么呢?我们认为它们是如何到达那里的?

好吧,在太阳系形成之前,我们知道那里有一片云,因为我们在整个星系和整个宇宙中都能看到云。所以我们看到不同的云,后来坍缩成最终将成为太阳系的物质。但是那片云,它包含的是尘埃。

眼睛和你所能想到的元素周期表中的所有元素。对吧?所以它们已经存在了。所以在这个环境中发生了大量的辐射。对。来自年轻的恒星,来自婴儿恒星。对。所以当

云开始坍缩并形成一个圆盘时,在中间会有太阳,围绕它运行的是行星和卫星。在这个过程中,所有这些化学物质,所有这些元素都在与

在这个强辐射环境中相互作用。并且有撞击提供热量。并且有通过放射性衰变提供热量的元素。因此,存在不同的条件将推动更大分子的合成。这就是我们认为像氨基酸这样的物质最初是如何形成的。

在早期太阳系中,来自云。对。对。但是当太阳系最终形成时,这些过程开始

以某种方式逐渐消失,对吧?因为现在你有一个更稳定的系统。对。但是如果你,例如,继续有液态水和过多的热量,那么从云中形成的那些初始分子的分解将开始发生。所以它们现在将开始分解,而不是形成,而是分解。哇。所以最初在云中或在......

对。以及太阳系最终形成后所形成的东西之间将存在平衡。对。然后这些化合物将被输送到地球,或者将永远留在太空中。对。对。那些受到撞击并被输送到地球的化合物将再次被修改,并且将发生更多的合成和破坏。对。所以你正在谈论早期太阳系中的这个时期,我们拥有所有这些成分,对吧?

这些对生命在地球上发展至关重要,并且我们有良好的条件将它们捕获在贝努中,并在那里停留这么长时间。这对更大的太阳系和生命意味着什么?贝努是否可能在其母行星上的任何地方进化出生命,或者我们的早期太阳系中是否同时播种了生命?

好吧,这是一个非常难以回答的问题。比如,地球和金星上的有机化合物与火星、其他太阳系天体等上的有机化合物相似吗?

那些是岩石状的,例如谷神星,例如矮行星,或者木星的一些卫星。如果是这样,如果它们相同,或者如果这些有机物不同,如果生命能够进化,它会与我们的相似吗?这是一个我们还无法回答的问题,因为我们还没有接触过不同类型的生命。

化学物质会根据环境的物理化学条件而变化。好的。对吧?以及起始材料的可用性。对。所以这是一个我们试图通过我们所说的生物特征研究来回答的问题。

所以即使在地球上,当我们挖掘恐龙化石或石油时,那就是已经被破坏和分解的有机物。这种有机物在某种程度上类似于陨石中存在的有机物。想象一下......

你知道,我们不知道地球上的生命是什么或是什么样子。我们能够分析这两块不同的岩石,一块来自恐龙汁,一块来自小行星。你将如何区分?你将如何知道哪一个是......

来自生命,哪一个来自非生命,如果它们如此相似的话。哇,是的。对吧?所以这些是我们需要......我们现在才开始......

试图回答的技术和结果。实际上,在过去的两年里,如何区分活的有机物残留物与非活的有机物残留物这个问题,一直是一个非常......

这将对我们来说是一个非常重要的问题。如果你去土卫二或木卫二,分析地表,你没有看到在地球上看到的任何有机物,也没有看到在地球上看到的不同分布的有机物,在陨石中看到的不同分布的有机物,你会说,嘿,这里没有生命吗?

你能吗?你不能,对吧?你可以说,嘿,这只是不同的。对。但我们不知道。所以只有通过分析太阳系的这些不同部分并拥有更大的数据库,我们才能也许完全地说,不,那里没有生命。或者,嘿,是的,也许这是一种使用不同字母的生命。

对。所以它基本上帮助我们改进生物特征以及我们将如何追寻它们,并剔除一些不好的可能性,或者添加一些需要记住的可能性。这太酷了。你能告诉我们贝努的结果中有什么真正让你感到惊讶或真正让你兴奋的吗?好吧,我想从有机物的角度来看,我们对......

它所具有的挥发性物质的丰富程度感到惊讶,这是我们在陨石中没有看到的。我们认为陨石只是简单地缺乏这些挥发性物质,我们认为也许它们的母体或太阳系中的其他小行星或其他母体也缺乏这些挥发性物质。

但是通过分析贝努,我们现在意识到,这也许是它们穿过大气层时失去的一种特性。哇。而我们只能在贝努中看到这一点,因为它没有在那里,对吧?它保存了所有这些挥发性物质。它们对于创造生命的构成要素非常重要。而且......

是的,这真的很令人惊讶。我们没有预料到这一点。这非常酷。所以举个你看到的挥发物的例子。好吧,“挥发物”这个词对有机物领域的化学家来说会有所不同。它是像二氧化碳、一氧化碳、氨这样的分子。我们看到

大量的氨。是的,这些是你通常看不到的挥发性物质。你在......

在陨石中看到微量,但不像在贝努中那样。所以这是一件非常重要且令人惊讶的事情,对吧?是的,因为同样,这些物质只有在太阳系外部或外部某个距离凝固的情况下才能存活下来,我应该说,雪线。

远离贝努目前所在的地方。所以这告诉我们贝努的起源和这些物质的合成。你能从个人层面上谈谈一下,在等待多年和工作多年之后,现在拥有所有关于贝努的信息对你来说是什么感觉吗?

好吧,这令人兴奋。我感到非常感激和谦卑,尽管我不能过多地享受它,因为我必须继续进行分析、撰写论文、撰写提案,然后重复。花点时间从它中走出来,真正......是的。我会说对......

进行所有这些分析并亲身获得所有这些信息的前景感到谦卑。是的。无法想象,但我真的很......就像那天一样,国会的人来参观,他们去看贝努的一小块碎片。它只是一块很小很小的岩石,大小像......

一粒尘埃。对吧?但同一天,我正在分析200毫克的它。我让它工作并进行处理。我当然没有对任何人说任何话。我不想被打扰。对。但在我内心深处,我想,嘿,我可能没那么重要,像国会议员那样,但我现在手里有200克小行星。所以这是我长期以来享受的事情,我想。

梅拉妮·沃里克:这非常酷。弗朗切斯科·坎波伊:他们考虑过,但这并不重要。梅拉妮·沃里克:是的。而且,还要欣赏你所拥有的那一点点微不足道的价值。这太酷了。所以我们总是问一个问题。你还有什么好奇的吗?

好吧,我很好奇我们能在其他小行星中发现什么,在我们能从火星、月球、其他小行星或彗星或木星的卫星上带回来的其他样本中发现什么。我对未来感到兴奋,我真的很希望......

到目前为止我们已经开发和应用的这些技术和方法能够不断改进。我希望我们正在播种

也许在10年、20年后,我们会说,嘿,比我聪明的人使用了我的技术并使其更好,使其更好,对吧?非常酷。这对我来说将是超级超级令人兴奋的。我会感觉很棒。太棒了。何塞,非常感谢你今天与我们交谈。没问题。感谢你邀请我到这里。这是美国宇航局的《好奇宇宙》。

本集由克里斯蒂安·埃利奥特制作。我们的执行制片人是凯蒂·科宁斯。好奇宇宙团队还包括马蒂·奥尔森、米凯拉·索斯比和雅各布·平特。克里斯托弗·金是我们的节目艺术家。我们的主题曲是由系统之声的马特·鲁索和安德鲁·桑塔圭达创作的。今天特别感谢OSIRIS-REx科学团队和视频制作人丹·加拉格尔。

如果你有兴趣阅读更多关于贝努科学结果的信息,请访问science.nasa.gov/mission/osirisrex。那是O-S-I-R-I-S-R-E-X。如果你对小行星科学永不满足,请查看我们2023年的剧集“来自外太空的特别快递”。我们的制片人捕捉到了OSIRIS-REx宇宙飞船将贝努样本送回地球的扣人心弦的时刻。

与往常一样,如果你喜欢本集美国宇航局的《好奇宇宙》,请告诉我们。给我们留下评论,与朋友分享节目,并记住,你可以在你最喜欢的播客应用程序中关注美国宇航局的《好奇宇宙》,以便在我们发布新剧集时收到通知。3、2、1。这是美国宇航局的官方播客。美国宇航局喷气推进实验室,加州理工学院