地球古老的天空在生命的早期階段發揮的作用可能比科學家之前認為的還要大。
根據 12 月 1 日發表的一項研究 美國國家科學院院刊科羅拉多大學博爾德分校的研究人員和同事報告說，數十億年前，小行星的大氣層可能會產生含硫分子。目前已知這是生物的重要元素。
這一發現挑戰了長期以來的觀點，即這些硫分子僅在生命殖民地球後才形成。
“我們的研究可以幫助我們了解生命的最早進化，”第一作者、美國宇航局博士後研究員內特·里德（Nate Reed）說，他在科羅拉多大學博爾德分校化學系和環境科學研究合作研究所（CIRES）工作期間進行了這項研究。
硫的重要性以及為什麼這一發現很重要？
硫就像碳一樣。它是所有生命形式中都存在的重要元素。從細菌到人類，它出現在一些氨基酸中，這些氨基酸是蛋白質的基本組成部分。
雖然硫出現在早期大氣中，但大多數科學家認為有機硫分子，例如氨基酸，是在生命出現並產生它們之後才出現的。
之前模擬早期地球條件的嘗試常常未能在生命存在之前產生有意義數量的硫生物分子。當這些分子出現時，它們僅在不尋常或高度特定的條件下形成。這在世界任何地方都不太可能發生。
結果，當詹姆斯·韋伯太空望遠鏡探測到二甲硫醚時，科學界反應強烈。這是當今地球上一顆名為 K2-18b 的系外行星大氣層中的海藻產生的硫化合物。許多人認為這是生命的標誌。
新實驗揭示工作場所大氣化學
然而，Reed 和資深作者、化學教授兼 CIRES 研究員 Ellie Browne 之前的研究表明，二甲硫醚可以在實驗室中僅使用簡單的輕質大氣氣體自然形成。這表明該分子甚至可能出現在非生命世界中。
在最近的一項實驗中，布朗、里德和團隊測試了地球早期天空可能產生的物質。他們照亮了甲烷混合物。二氧化碳、硫化氫和氮氣，在生命出現之前就創造了大氣條件。
使用硫是一項具有挑戰性的工作。布朗指出。該元件連接到實驗室設備。與二氧化碳和氮氣相比，大氣中含硫分子的含量非常低。 “你需要一種能夠測量極少量產品的設備，”她說。
研究人員發現，早期地球模擬電離產生了各種硫生物分子，使用高靈敏度質譜儀來識別和測量化合物。這包括氨基酸半胱氨酸和牛磺酸。與在新陳代謝中起重要作用的輔酶M一起
能夠支持不斷發展的生態系統的天空
因此，研究小組評估了古代大氣中半胱氨酸可能產生的量。他們的計算表明，早期地球的天空可能產生了足夠的半胱氨酸來支持大約一萬億個細胞。 （1 後跟 27 個零）相比之下，現代世界大約有 100 萬個細胞。 （一個單元格後跟 30 個零）
“雖然沒有今天那麼多。但非生物環境中仍然存在大量半胱氨酸。這可能足以滿足不斷增長的全球生態系統的需要。那裡的生命才剛剛開始，”里德說。
研究人員認為，這些大氣生物分子可能會因降雨而落到地表。這可能提供幫助生命開始所需的化學物質。
布朗說：“生命可能需要特殊的條件才能開始，例如靠近火山或具有復雜化學成分的熱液噴口。” “我們曾經認為生命必須從頭開始。但我們的結果表明，其中一些更複雜的分子已經在非特定條件下擴散。這可能會讓生命更容易導航。”
