生命來自外太空

【摘要】「四十億年前，新生地球的大部分地區，都為烈焰騰空的火山所覆蓋，火山吐出的氣焰就形成最初的大氣；接著，不斷的雨水自天而降，在地面上形成池沼、海與大洋。由閃電、熔巖熱及太陽的紫外線所帶來的能量，使得火山氣體產生化學反應，而形成結構更複雜的有機化合物。這些有機化合物經雨水沖刷至海洋，便醞釀成一種含有胺基酸及含氮鹽基的原始濃湯（primordial soup）。胺基酸是組成蛋白質的基本物質，含氮鹽基則是組成遺傳物質去氧核醣核酸（DNA）的主要成分。」

這個生命起源的說法，科學家已普遍接受了數十年，但現在卻發現這可能只是全部故事的一部分。最近，對彗星及星際氣體組成成分的一些發現與理論（是太空化學發展的結果），使得生命是有機化合物在地球上合成的觀念面臨挑戰。美國太空科學家布爾（D. Buhl）說：「我相信大自然可能有許多不同的方法，來形成那有機物質的原始池沼。」布爾和一些其他人士還說，某些生命先驅，可能早在世世代代以前就由外太空抵達地球。

在地球形成的最初五億年間，太陽系不似現在這麼有秩序，彗星和流星都較現在為多，且很多已墜毀在行星或其衛星上。美國國家科學院加州艾梅士研究中心表示，地球早期絕大多數的大氣可能是由彗星在進入地球時，經過蒸發作用，或是彗星在墜入地球覆蓋層後，將氣體釋入原始空氣中而產生的。這些氣體可能包括甲烷、一氧化碳、氰化氫這類要形成複雜有機化合物所必需的先驅物。艾梅士研究中心的科學家指出，他們估計彗星上氫與碳的比例與地球外殼中這兩者的比例相仿。這可作為彗星可能是地球上揮發性物質來源的一項證據。

休士頓大學的生物化學家奧羅（J. Or'o），在二十年前最先提出這樣的理論。他表示，在這個行星上撒下生命種子的是彗星，及一些富含碳質的隕石。他估計彗星一共帶來了一億億噸的簡單有機化合物，這是目前地球上所有有機化合物的一萬倍。奧羅說：「這麼多的有機物要來產生原始的生命體系，是綽綽有餘的。」奧羅和其他一些人也開始懷疑彗星，雖然彗星一直被認為是由結凍的氣體及岩石碎片所形成的骯髒雪球，但它們可能更富含生命的前驅物質。實驗顯示，在太空深處彗星上的簡單分子，由於受到太陽風或宇宙射線中帶電粒子不斷地撞擊，因而形成較複雜的分子。

有機物質的來源，可能還不只於此。過去二十年來，天文學家已發現了近六十種不同的分子化合物，集在銀河渦臂的星際塵埃及氣體中。每一種分子自塵雲中吸收能量後，在自己的特有無線電或紅外光頻率上都會釋出特殊的信號。現在發現的分子化合物越來越多，其中包括水、一氧化碳、二甲基乙醚、甲醛、氰化氫及乙醇（酒精）。

布爾說：「星際中有這許多種類的有機化合物，不禁讓人懷疑星際氣體和地球是否有極重要關連？彗星就是形成我們太陽系的那種分子雲，只不過它們是冰凍的形態罷了。因此它們也就最容易與地球扯上關係。如果彗星能夠早一些碰上適當的環境，它們就可以讓地球提早邁入生命之途。」

科學家寄望於1986年，哈雷（Halley）彗星再度造訪地球時的太空探測，能夠使真相大白，並希望能夠找到布朗李粒子的線索。這些粒子是華盛頓大學天文學家布朗李（D. Brownlee），自同溫層及深海沉澱物中所收集到的一種細小顆粒，它們被認為不是起源於地球上的東西，可能是第一件彗星塵埃的樣品。

在星際太空或彗星上的化學物質種類繁多，現在已經發現胺基酸也存在於天空的塵雲中。不過荷蘭來登大學所作的實驗顯示，它們很可能是附著於星際間的顆粒上。這項實驗是由葛林柏和阿拉門朵拉主持，他們在天體物理實驗室中，創造出外太空的景象。他們把自塵雲中偵測到的一些典型氣體──水、阿摩尼亞（氨）、甲烷和一氧化碳，注射到一個四分之一加侖大的真空室中，並將其冷卻至華氏零下四百四十一度。容器裡有一個叫做「冷指（cold finger）」的玻璃面，這是模倣星際塵埃粒子的核心而設計的。葛林柏解釋：「我們將氣體注射進去，讓它們凍結在冷指上，然後又用紫外線照射，就像在太空中，遙遠的星球受到紫外線的照射一般。」這模仿的宇宙塵經紫外線照射，溫度升高後，再予冷卻，如此反覆進行幾天。在實驗室中照射一小時，約相當於在太空中照射一千年。而後，簡單的分子開始碰撞、結合，形成更複雜的分子，也產生了許多與無線電天文學家在外太空所偵測到的有機物質一樣的東西。在實驗過程中，冷指會覆蓋上一層固體，這層固體即使在加熱至正常室溫，也不會蒸發。葛林柏說：「我們稱這種東西為『黃色物質』，因為它們通常會褪成黃色或棕色。」

阿拉門朵拉是物理化學家，他估計星際塵埃中約含有40％∼80％的神秘物質。要鑑定出這種「物質」的成分，還需要更精密的化學分析。不過，葛林柏猜測其中可能包括極複雜的有機分子，甚至可能含有生命的先驅──胺基酸。

葛林柏和阿拉門朵拉臆測這些方圓約十萬分之一吋的星際顆粒，可能早在行星擁有原始大氣以前，就已與水及大型的有機分子一同降落在地球表面。葛林柏指出：「根據星體在銀河中的運動形式，地球每一億年就會經過塵雲密布的銀河渦臂一次。而地球經過相當濃厚的雲層之可能性非常高，於是有一段時間，每年都有一萬噸濃密的有機塵埃沉積在地球上，這段期間可能為時一百萬年至一千萬年。」如此將使全球表面蓋覆上一層如紙般厚的有機層。葛林柏又說：「在生命肇始前，這種情形可能發生有三次之多。」

古生物學家對這化學演化的新路線提供了支持的動力，他們最新的發現，使得我們對生命何時肇始的時間估計，越來越往前移。去年在澳洲一些古老岩石中所發現的化石遺跡經過分析顯示，那些像細菌般的有機體於三十五億年前便活躍於地球，這時約當地球形成後十億年。這意謂著一些更簡單的生命形式自地球生成後不到十億年就已存在。有些科學家對生命必需的分子是否能在原始汁液中如此快速地演化，抱持懷疑的態度。因此，唯一合理的解釋是：原就沉積在彗星或星際塵埃中的複雜分子，加速了地球上生物演化的進行。

但馬里蘭大學化學演化實驗室主任柏魯瑪卻不同意這樣的結論，他說：「時間並不重要，當我們模擬早期地球的情況時，我們在二十四小時內就製造出聚環氨酸（由胺基酸組成的環鏈）。現在我們估計只要一百萬年，也許只要十萬年，就足夠發展出能自行複製的分子──去氧核醣核酸。他同意彗星可能將一些有機物質輸至地球，但他認為原始的海洋約有九倍於彗星的有機物質。

科學家能不能在這齣創世紀的戲劇中，各自配予原始濃湯、彗星及星際塵埃一個「準確」的角色呢？紐約市高德太空研究學院的天體物理學家泰德斯，對此抱著懷疑的態度。他指出：「這過程中的蛛絲馬跡，早就已被活著的生物吞食殆盡。」但也有些人依然滿懷希望，布爾說：「現在已有探測彗星的計畫，預料天文學也將會不斷地進步，因此我相信五十年內，我們將可獲得確定的答案。」

（本文譯自M. Bartusiak, “Did Genesis Begin in Space？”, Discover, February, 1981）

芮景蘭現任職於中華語言視聽教育中心。

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