火星盖尔陨石坑的黎明 图片来源：美国国家航空航天局喷气推进实验室加州理工学院
轻质稀有元素硼，更为人熟知的身份是硼砂的主要成分，硼砂长期以来一直是家用清洁剂。在美国旧西部的部分地区，硼几乎被开采至枯竭。不过，硼在宇宙天体生物学中可以说是一位无名英雄，尽管它仍未被列为生命起源所需的关键元素之一。
硼存在于地球上、太阳内部以及陨石中，它很可能也存在于太阳系的其他所有天体上。然而，尽管硼有着有趣的化学性质，但含硼分子尚未在星际介质中得到确切确认。这在一定程度上是因为硼并非在标准的恒星核合成过程中形成。
硼不像大多数其他元素那样在恒星中形成，不过，银河宇宙射线和超新星等会产生高能粒子，这些粒子撞击其他元素的原子核；原子核发生分裂，这个过程就能形成硼。新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室的地质学家帕特里克加斯达通过电子邮件告诉我。
在太阳系和原始行星物质中，硼仍然只是一种微量元素。
在地球上，它也不是地壳的主要成分，但令人惊讶的是，相对于其平均宇宙丰度，地表地球化学和全球水循环能如此有效地放大其局部可利用性，英国肯特大学化学讲师费利佩凡图齐通过电子邮件告诉我。
虽然硼并非像碳、氢、氮、氧、磷、硫这些被认为是生命必需的主要元素之一，但有证据表明，硼有助于构建核糖核酸（RNA）的前体物质。
水中的硼可能在形成最初的核糖核酸（RNA，一种原始生命形式）的化学反应过程中起到了帮助作用，加斯塔说，‘RNA世界假说’是关于生命起源的主流观点之一。然而，生命是否就是以这种方式在地球上形成的，尚无定论。
但在地球上，当RNA分子由原始化学成分形成时，硼可能帮助稳定了它们。
与许多在恒星中形成的较重元素不同，硼主要是在高能宇宙射线与星际介质中的碳、氮、氧原子核碰撞时产生的，凡图齐说。
{jz:field.toptypename/}范图齐表示，这些碰撞通过一种被称为散裂的过程，将较大的原子核击碎成更轻的碎片，而硼就是其中一种产物。
硼的来源具有异域性，这可能就是它与碳、氧等元素相比相对稀有的原因。然而，硼是如何从太空进入行星表面的前生命环境的，这仍是一个关键谜团。
如果硼主要以矿物质和尘埃颗粒的形式输送，那么它的可获取性就取决于行星形成区域中固体物质的输送和处理，范图齐说，如果哪怕只有一小部分硼能由气相分子携带，那就能为硼进入年轻行星系统开辟一条额外的途径。
识别星际介质中的硼载体，将有助于阐明硼在行星表面等可能在未来支持前生物化学的环境中是如何以及在何处变得具有化学活性的。
十年前，加斯达及其同事利用美国国家航空航天局（NASA）的好奇号火星探测器，首次在这颗红色星球的表面探测到了硼元素。
好奇号火星车的化学相机将激光聚焦在表面，使构成岩石的元素发光，随后该仪器的光谱仪对这些光进行分析。化学相机发现，其检测到的所有硼都存在于盖尔陨石坑古老湖床中的石膏岩脉里。
加斯达说，这就是我们确定硼可能存在于盖尔陨石坑过去的地下水中的方法。
硼酸盐是一种由氧和硼组成的分子化合物，对于保存核糖这种在水中会迅速分解的糖至关重要。
正如加斯达及其同事在2017年发表于《地球物理研究快报》的论文中所写，硼酸盐反过来能稳定核糖——这种与磷酸盐共同构成RNA骨架的单糖。作者指出，因此硼酸盐可能是地球上从非生物产生的有机分子到基于RNA的原始生命之间必要的桥梁。
事实上，盖尔陨石坑内部的大部分岩石在约35亿到40亿年前曾被水广泛改造，当时这颗红色星球的表面有大气层和液态水。
好奇号火星车在盖尔陨石坑内。美国国家航空航天局喷气推进实验室加州理工学院
至于在火星上找到更多的硼呢？
美国国家航空航天局（NASA）的‘毅力号’火星车目前正在杰泽罗陨石坑进行探测，加斯达说，虽然我们尚未在杰泽罗陨石坑探测到硼，但如果在那里发现硼，就可以证实硼在古代火星湖泊中分布更为广泛。
生命能在没有硼的情况下起源并持续存在吗？
凡图齐表示，尽管硼在更广泛的宇宙环境中仍然是一种稀有元素，但在任何存在液态水、富氧矿物质和活跃地表循环的地方，它都可能是一种强大的生命前物质促进剂。
不过正如范图齐所指出的，在星际空间中探测到任何硼分子都将是一项突破。
这将成为一种新的示踪剂，用于研究元素在弥漫云、致密云和恒星形成区之间如何被加工和传输，范图齐说。硼化学有可能为宇宙时间尺度上更广泛的化学富集模型提供信息。
关键结论是什么？
加斯达说：硼和RNA合成只是生命形成道路上的一块垫脚石。但我们真的不知道在太阳系其他行星上可能演化出的外星生物化学的广度，更不用说系外行星了。
消息来源；资料来源；出处
相关知识
天体生物学是一门交叉学科，结合天文学、生物学等多领域知识。它主要探索宇宙中生命的起源、演化、分布和未来。研究范围包括地球生命起源的奥秘，寻找太阳系内其他星球可能存在的生命迹象，以及探测系外行星上适宜生命生存的环境。
BY: Bruce Dorminey
FY: AI
备案号: