纵然并非是生命本身,现在已在宇宙中大量发现了有机生命的化学先驱物
英国宇宙论学者F. Hoyle先生毕生从事于促进新研究领域的大胆推测。可是迄今为止,他那非常勇敢的设想不太有人接受。他与同事N. C. Wickramasinghe—起,研究出了宇宙摇篮的理论一一一即具有生命的有机体产生于外层空间这一说法。
两位专业科学家要把自己的声誉交给这样一种理论领域,这个事实本身就特别鲜明地显示出十年来天文学思想方面所发生的革命变化。也许不会有什么天文学家和生物学家会同意星际空间存在着有机体的观点,但对于星际尘埃中大量存在有机生命的化学先驱物这点,他们不再有什么怀疑了。
最近的新发现层出不穷,从而确立了天体化学这门新兴科学。直到六十年代后期,天文学家碰到有关化学的问题,总要把它推让给别幢科研大楼研究化学的同事去办。因为他们认为化学中的化合物和化学反应与宇宙力学毫不相干。而今他们对这方面比较了解了。最近,索塞克斯大学的H. Krto在《新科学家》杂志上评论这门新领域时写道:“有一件事是明确的:恒星和行星形成过程中,‘化学’所起的作用远远比我们至今认识的重要得多。我们探测到的一些分子,是各种复杂的基本化学反应——各种元素在恒星内部通过演变所经历的第一次反应过程——的产物。这些分子在原始星云的冷缩、凝聚从而组成恒星和行星的演变方式的各个具体阶段中,起重大作用。”
他还说:“现在已经清楚,在太阳和地球形成之前,原始星云就已包含了大量复杂的和对生物方面有用的化合物……确实,许多迄今探测到的化学物质都是活性的,都能参与可产生一种液滴浓雾的许多复杂反应,这种液滴浓雾在有趣的有机和无机的各种成分中大量存在。”
“外层空间的液滴浓雾”
所以,正是这种原始液滴浓雾——这种“有趣”化学物质的稀薄溶解物,正是英国生物学家J. B. S. Haldane在半个世纪之前就提出地球上的生命就是从这种稀薄的溶解状态中演变出来的一现在可以被观察到在外层空间正处于将沸未沸的状态之中。
到今年秋季为止,通过特种无线电或红外(热)辐射图像等方法,已在星际空间发现了大约五十个分子或类分子化合物。它们包括从诸如一氧化碳或水之类的简单物质到诸如乙醇、甲醛和氨之类与生命有关的化学物质。它们大多还是近十年来被发现的,连珠炮般地平均每年在其星际化学物质一览表上增添三四个新品种。
这些化学物质,都是同星际尘埃密切结合在一起的,处于别的物质之中,也许能挡住可使分芋分裂的恒星紫外线而保护了自己。而且,这些化学物质似乎都凝聚在目前天文学家郑重其事地给以大写并称之为巨分子云的中间。
当然,巨分子云中还存在着小分子云,实际上它们也都算得上庞然大物。它们直径长度从30光年到180光年,相等于十万到一千万个太阳质量。各种各类的分子于其中被浓缩到密度高达每立方厘米700克,为整个星际空间物质密度的700倍。这样的分子云,主要在我们星系的中心可被发现,在距这个中心12,000光年到25,000光年的周圆里也有存在。然而没有一个人知道究竟有多少分子云,估计多达1,000个到4,000个,加起来也会达到我们星系质量的百分之几。
但这并不是引起天文学家对分子云注意的唯一原因。正如加地夫的附属学院的G. B. Edmunds指出的那样:“分子云的重要性,不仅在于它们无疑地属于银河系盘面中最巨大的单独物体之列,而且还在于它们是非常活动的恒星结构物所在区域。”
他还说道:“巨大的分子云已经确立为银河星系中的基本一员,对它们的研究将会为我们了解恒星结构的机理提供很多线索。”
强调碳的作用
天体化学和恒星的产生之间存在这种密切联系,暗示着从中可能找到解决有机生命起源之谜的答案之一,引起天文学家的兴趣。六年之前,贝尔电话实验室无线电天文学家、1978年诺贝尔物理奖金获得者之一A. A. Pensias曾指出,宇宙中除氢之外,丰富的一氧化碳分子要比任何其他分子多上一千倍。他说,作为有机化学中的基本原子——碳,“起着似乎不大相称的重大作用,甚至像它在我们一日三餐的食品中所起的作用一样。”
戈德达德宇宙飞行中心的D. Buhl,是位经验丰富的研究分子的专家。他曾推测有机化学物质可能经历了某尘埃云的崩溃而幸存下来,落到恒星和行星上,也许正是这些物质在行星上播下了使生命开始形成的化学种子。
1973年他还提出:“问题的关键所在是,这些分子出现在宇宙空间的时候,太阳系的一个恒星和几个行星还正处在由分子云的尘埃和气体演变成形的阶段。因此一个确定了的次序似乎是这样的:先是恒星的冷缩;其次是尘埃的积聚和分子掉入行星、大气;最后才是随之而来的生命演变过程。这也许是我们星系的一条自然规律。”
Buhl博士还认为,或许是彗星把基本化学物质带到地球上来的。他进一步说明道:“据信,彗星是由距太阳非常遥远的地方形成的原始分子云逐渐冷冻结“冰”而成的一种星体……在太阳系历史的早期,有许多彗星碎片或陨星碎片飞越过地球运行的轨道,因此某个彗星和地球发生碰撞该是经常发生的事。这种相碰,可能会在撞到的小范围内留下大量有机分子。”但因恐有人被这种娓娓动听的说法冲昏头脑,Buhl博士还是有言在先:“撞下物质的量是否已经会足以引起一系列演化,而其结果又必然会在某个行星上形成类似生命的有机体,这仅仅是推测而已。”
今天Buhl博士重提这个设想时说道,他的设想曾招致异议纷纭——看来,这些异议与其说是据理辩驳,还不如说是感情用事。但他对此种可能性所怀兴趣依然如故。而且,自他公开发表自己观点以后五个年头里,天体化学的研究要说有什么结果的话,那就是已经加强丁这种推测的论据。
重要之点是他们现在认识到:当谈到有机生命的化学组成和化学组成性质的时候,他们是在把它当作一种宇宙现象谈论的。现在在我们星系之外的其他星系上,也开始发现星际化学物质。它们是一种由一些地球上不知道的化合物和日常所见的物质组成的混合物。其中有些已在彗星上探测到,另一些诸如氨基酸之类与生命有关的化学物质也都已在陨星上发现。故而,不管是什么地方发现的,这些化学物质都属某种混合物,它的形成显然与生命的过程无关。就是陨星上的那些氨基酸,也有不参与地球上生命过程的品种。
因此,天体化学家已经认识到,作为有机生命之源的化学(这点我们在地球上已了解了),只不过是宇宙的化学,根据具体情况作适应性变化的化学。它并不是一个罕见的特别的化学过程。
从这种认识进而到Buhl博士的推测,以至其他关于星际化学会赋予地球以生命先驱物的种种设想,仅仅是前进了一小步。再进而达到Hoyle和Wickramasinghe两位博士的结论,那确实要来个大跃进。
如Wickramasinghe博士阐述的,生命的产生与地球无关,这点已没有疑问了。他说:“地球上原始‘液滴浓雾’这种概念,只是人们没有多加分析批判就贩买来的一场骗局。因为它太稀薄了,不会产生任何东西或发生任何变化,”故而,他和Hoyle博士认为某种媒介物,可能是一颗彗星(如布尔博士以前设想的那样),把生命的种子带到了地球。而且,他们还认为这些种子本身可能已经是具有有生命的有机物。
Hoyle-Wickramasinghe的理论是否会被接受,或被接受到何种程度是难以预料的。Hoyle博士早年有关宇宙性质的一些意见,其中也有现在已被证明是错误的,但却促进了同时代许多卓有成效的研究,从而博得了他的天体物理学同事对他创造性的赞赏。
当然,Kroto博士提到,现在研究生命和恒星、行星起源的科学家们,不得不对天体化学给予考虑。但是,他颇带讽刺意味地补充道:“要证实Hoyle和N.C. Wickeramasinghe所提出的星际可能存在生命的推测,还须得等到一份从远方发来的无线电报。”
[本文选自The Christian Science Monitor 1978年12月4日。雪萍译]