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地球上每一个活着的细胞,都离不开氮。蛋白质靠它搭骨架,DNA靠它编密码,没有氮就

地球上每一个活着的细胞,都离不开氮。蛋白质靠它搭骨架,DNA靠它编密码,没有氮就没有生命。但氮有个麻烦的脾气:它最稳定的存在形式是气体,两个氮原子牢牢抱在一起,谁也不理,飘到哪算哪。在太阳系早期那团混沌的尘埃和气体里,氮很容易就散逸到太空中去,根本不愿意老老实实待在岩石里。

那它最后是怎么被锁进固体、搭上顺风车来到地球的?

这个问题困扰了行星科学家很多年。线索并非完全没有。矮行星谷神星和好几颗富碳小行星的表面都检测到了含氮化合物,尤其是氨。这说明太阳系里的氨储量可能相当可观。但问题是,每当陨石穿过大气层砸到地上,高温和风化会把大部分含氮物质破坏殆尽。科学家捡起陨石一分析,氮几乎找不到了。明明太阳系到处都有氨的踪迹,落到手里的石头却总是查无此物。

转机出现在2020年。日本的隼鸟2号探测器从近地小行星龙宫(Ryugu)带回了大约5.4克样本。这些尘埃没经历过大气层的烈火,没被地球的雨水泡过,保存状态远比任何陨石都好。它们是太阳系早期化学环境的一手快照。

日本京都大学的松本徹(Toru Matsumoto)团队从这批样本中挑出两颗微小的尘埃颗粒,用红外光谱、X射线光谱和电子显微镜逐一检查。这套组合拳的分辨率足够高,能辨认出单个化学键,还能精确标出它在颗粒内部的位置。

结果没有让他们失望。颗粒里藏着好几种含氮化合物:黏土矿物中嵌着铵离子,有些分子含有碳氮键,还有硝酸钠晶体。铵是氨溶进水后形成的带电粒子,一旦卡进黏土的层状结构就很难再跑掉。更关键的是它们的分布规律:所有这些含氮物质,都聚集在碳酸钠周围。

碳酸钠是一种标志性矿物。它通常在含盐液态水的最后阶段才结晶出来,要么是水冻住了,要么是水蒸发干了。换句话说,碳酸钠标记的是龙宫母体上液态水消失的那个时刻。

含氮化合物恰好集中在这个位置,暗示了一种可能:当液态水还在龙宫母体内部缓慢流动的时候,氮化合物一直溶解在水里,跟着水走。水流了几百万年,慢慢冻结或蒸发,氮化合物就被一点一点浓缩起来,最终沉积在碳酸钠旁边。

浓缩带来的后果很重要。当含氮分子的浓度足够高,它们之间发生反应的概率就大幅上升,有可能拼装出更大、更复杂的有机分子。松本徹团队认为,这个过程或许也发生在谷神星这样含冰含盐的天体上。

团队对这个反应序列的解读比较谨慎,毕竟他们看到的是最终产物的空间分布,而不是反应过程的实时录像。但一条独立的证据链正在从另一个方向汇合过来:美国的奥西里斯王号(OSIRIS-REx)探测器从小行星贝努带回的样本里,也发现了类似的含铵黏土矿物。两颗不同的小行星、两个不同的研究团队,指向了同一个模式。

这篇研究8月27日发表在《自然·天文学》(Nature Astronomy)上。如果松本徹团队的推断成立,图景大致是这样的:在太阳系还很年轻的时候,龙宫的母体小行星内部有液态水在缓慢渗流。氮化合物溶在水里,随着水的消失被一步步浓缩,从简单的氨变成更复杂的含氮有机物。然后,这些小行星碎裂、漂移,最终撞上了早期的地球,把浓缩了几百万年的含氮分子卸在了一颗刚刚冷却下来的行星表面。

地球上最早的生命所需要的氮,可能就是这么攒出来的,不是一次猛烈的投递,而是小行星内部漫长的慢炖。

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图一:龙宫样本中含氮化合物的分布,图源:Toru Matsumoto et al图二:龙宫样本中氨、铵离子和含碳氮键物质的演化过程,图源:Nature Astronomy (2026). DOI: 10.1038/s41550-026-02962-y

信源:Jarman, Sam. "Asteroid Ryugu's Dust Reveals Nitrogen's Slow Concentration into Complex Molecules." Phys.org, edited by Sadie Harley, 10 Sept. 2026