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小行星班努:揭開生命起源之謎的古老水跡

科學家們正利用尖端科技,揭開一顆擁有45億年歷史的小行星班努(Bennu)的神秘面紗。這顆小行星蘊含著古老的鹹水痕跡、鹽類礦物,甚至是有機分子,這些都可能是生命起源的關鍵線索。位於柏克萊的勞倫斯柏克萊國家實驗室(Berkeley Lab)的研究人員,利用X射線和電子顯微鏡,在原子層面上分析這些來自太空的岩石,揭示早期行星系統的形成過程。

更令人興奮的是,他們在班努上發現了胺基酸和核鹼基,這些是構成生命的基本元素。這表明,像班努這樣的小行星可能在生命的起源中扮演了重要角色。過去一年,柏克萊實驗室的科學家們一直在分析從班努採集的樣本,這些樣本來自距離地球約2億英里的小行星,為我們提供了研究太陽系和行星形成的寶貴資料。

一項發表在《自然》期刊的研究指出,班努可能源自一個古老的、富含水分的世界,並包含了來自太陽系最冷區域的物質,甚至可能來自土星軌道之外。科學家們發現,班努上的鹽類礦物是在鹹水蒸發過程中形成的,這些礦物儲存了數十億年前液態水存在的證據。類似的礦物在地球上的乾涸湖床中也能找到,例如加州的瑟爾斯湖,甚至在木星的衛星歐羅巴和土星的衛星恩克拉多斯上也有發現,這些地方的地下海洋可能具備支援生命的條件。

「能夠直接研究來自太空的小行星樣本,是一種莫大的榮幸。」柏克萊實驗室的科學家馬修·馬庫斯(Matthew Marcus)表示。他負責管理用於分析樣本化學成分的「先進光源」(ALS)光束線。研究團隊利用掃描透射X射線顯微鏡(STXM)在奈米尺度上探測化學鍵的存在與否,並繪製出小行星中不同化學物質的分佈圖。

在柏克萊實驗室的分子鑄造廠(Molecular Foundry),研究人員還使用電子束對班努樣本進行了透射電子顯微鏡(TEM)成像。專家們利用離子束將材料切割成比紙張薄一千倍的微小切片,進一步揭示了樣本的結構與成分。

「能夠同時使用STXM和TEM技術觀察相同的原子,消除了許多資料解讀中的不確定性。」研究人員扎克·蓋恩斯福斯(Zack Gainsforth)表示。研究團隊確認了這些礦物是由蒸發過程形成的普遍相,這為理解早期地球表面可能被播種的物質型別提供了重要線索。

這並非ALS和分子鑄造廠首次研究來自太空的物質。此前,研究人員也曾利用這些設施分析來自小行星龍宮(Ryugu)的樣本,進一步加深了我們對早期太陽系的理解。未來,科學家們還計劃在ALS的STXM和紅外光束線上對班努進行更多研究。

此外,柏克萊實驗室的研究人員還參與了另一篇發表在《自然天文學》期刊的論文,分析了班努上的有機物質。研究團隊在樣本中發現了地球生命用來構建蛋白質的20種胺基酸中的14種,以及所有五種核鹼基,這些是構成DNA和RNA的基本分子。這些發現支援了「小行星可能在地球早期將水和生命的基本化學成分帶到地球」的理論。

基於班努與太陽系外圍冰矮行星和衛星的相似性,這些潛在的生命成分可能在宇宙中廣泛存在。隨著研究的深入,我們將更接近揭開生命起源的終極謎題。