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新理论称生命分子或源于小行星

2018-08-08 18:23:35

正在探测小行星的美国宇航局OSIRIS-Rex探测器 新浪科技讯 北京时间10月15日消息高速公路隔音屏障
,据国外媒体报道,一项研究对一个长期以来一直在研究但仍然不甚明了的问题给出了新的进展——即在小行星上,早的生命分子是如何产生的?

相比此前的旧有理论,美国伦斯勒理工学院的研究人员提出了一项新的观点。这一新观点的提出是基于更多更丰富,细节更加清晰的有关早期太阳系磁场以及太阳风的资料数据,以及一种被称作“多流体磁流体动力学”的机制,该理论可以用来解释太阳系早期小行星带出现的加热事件。

尽管今天介于木星和火星之间的小行星带寒冷并且干燥,但科学家们很久之前便知道在这一区域曾经一度存在着温暖潮湿,适合生物分子形成的环境。在源自小行星带陨石中发现的微量生物分子只有在温暖水汽环境中才能形成。有的理论认为这些在小行星环境下形成的早期生物分子后来通过坠落方式抵达了大行星之上,并对我们所熟知的生命起源起到作用。

维尼·罗贝格(Wayne Roberge)是伦斯勒理工学院科学学院的物理学教授,同时也是纽约天体生物学研究中心成员。他与雷·门泽尔(Ray Menzel)一同起草了这份论文,后者是一名物理系研究生。他说:“早期的太阳比今天的太阳更加暗弱,因此光考虑太阳光的因素,那么当时的小行星带甚至应当更加寒冷才对。然而我们却的确知道,某些小行星曾经被一度加热到了甚至液态水都可以存在的温度,而这是宜居的标志。而这里问题就来了:这究竟是怎么发生的?这样的环境怎么可能会在小行星内部存在?”

在这篇名为《原始行星盘中早期星体诱发加热再考查》的论文里,门泽尔与罗贝格重新审视了这一问题,并排除了数十年前提出的解释这一小行星带早期加热问题的两种理论机制中的一种。这两项理论中的一项考虑与造成地球内部加热相同的放射性同位素机制,另一项则考虑等离子体与磁场之间的关系,这两项理论目前仍然被作为天体生物学的教材内容开展教学。尽管放射性同位素生热毫无疑问在小行星加热机制方面具有重要作用,目前的放射性同位素生热模型计算得到的小行星带温度与实际观测之间存在差异。

针对这一局面,门泽尔与罗贝格对这两项理论中的第二项进行了审查,该理论的提出基于对早期太阳的评估,以及一个物体在磁场中移动将会经历电场的原理。根据这一理论,随着小行星在太阳磁场中移动,它将产生一个电场,后者反过来导致有电流通过小行星内部,从而导致加热,就像通电导致电线发热的情况相类似京炒货机

罗贝格表示:“这是一项非常清晰的观点,其所基于的原理也是站得住脚的,但他们在如何应用它的时候犯了一些小错误,而我们此次正是对他们当年的文章进行了修正混凝土整平机
。在我们的工作中,我们对其物理部分进行了修正,加入了的对早期太阳系的理解。”

门泽尔表示,他们的研究已经明确地动摇了这一现有理论。他说:“这一机制要求具备一些极端的早期太阳假设,他们当时曾经设定的一些有关早期太阳的假设在今天看来则是错误的。举例来说,当时的年轻太阳必须释放强烈的,足以越过小行星带的太阳风,但这一点在今天被认为是站不住脚的。”

太阳风,以及其产生的等离子流并不如早期理论所假设的那样强大,而研究人员已经根据对早期太阳的认识修正了当初的计算结果。罗贝格还指出,当年的理论学者在计算小行星所经受的电场位置方面也同样犯了错误。他说:“我们计算了每一处的电场情况,包括小行星内部的电场。研究此处的电场是一个非常偏僻的领域,全球只有不到10个人从事这方面的研究工作。不过幸运的是,其中就有两个人在这里,在伦斯勒理工学院。”

这样做的结果,正如门泽尔和罗贝格所说,是一种基于修正之后小行星经历电场情况以及太阳风和等离子体流,还有一种被称作“多流体磁流体动力学”机制的新的可能性。

磁流体动力学所研究的是带电流体,包括等离子体,会如何与磁场之间发生相互作用。磁场可以影响带电流体,或者说,等离子体的运动。磁流体动力学这一名词因为1990年的电影《猎杀红色十月》而变得有名,在这部电影中,苏联人利用这项技术制造了一艘试验型核潜艇的推进系统。而“多流体磁流体动力学”则是一门更加偏僻的分支学问,其应用领域局限于那些仅具有低程度电离的情况,而中性粒子与带电粒子之间的行为差异是极其明显的。

门泽尔表示:“中性粒子与带电粒子之间的相互作用是通过摩擦实现的。因此这两种粒子之间的相互接触将会干扰对带电粒子与磁场相互作用的研究。”

门泽尔与罗贝格表示他们的新理论非常有希望,但是它也同时提出了更多的问题,需要进行进一步的探索。罗贝格表示:“我们才刚刚开始。如果要认为我们已经解决了这个问题那就大错特错了。我们所做的只是引入一个新的理论观点,而通过观测和理论工作,我们知道我们的理论是有希望获得成功的。”

在他们的研究过程中,门泽尔与罗贝格都极大受益于当代对早期行星系物理环境更深刻的认识,而他们所做的,也是希望能在天体物理学方面做进一步的推进工作。罗贝格表示:“我们的工作产生了大量的副产品,在工作的过程中,我们不得不认真思考一颗小行星将如何与早期太阳系中的等离子体之间发生相互作用。我们考虑到了此前很多研究工作中没有考虑周全的一些物理机制。”(晨风)

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