由国科会主办,台湾大学物理系及天文物理研究所承办,联合报、公共电视、科学人杂志、NEWS98协办的2009展望系列演讲,第六场演讲题目为「把酒问青天—分子星空,点点生机」,由台湾师范大学地球科学系主任管一政主讲,分享电波观测星际间分子的发现,启发人类对宇宙生命起源的无限想像。人类可能是从太空中来的吗?天文学家推测,地球生命起源时的重要有机分子,可能是由彗星和陨石送来的。

分子星空处处生机
「太空」,中文是空无一物的意思,其实不是;而是充满各式各样的原子、分子和尘埃,隐藏无限生机。分子星空,就是要研究太空中各式各样的分子。 看分子星空,要用电磁光谱中的无线电波观测。星际太空中非常冷, 绝对温度在100度以下,气体分子和尘埃的辐射,大部分出现在波长介于次毫米波与公尺间的无线电波这个阶段,但怎知这些电波是从什么分子出来的?
管一政说,气态的分子是会转动的,会辐射电磁波,以甲醇和乙醇为例,这两个分子在太空中转动的「跃迁」就可以辐射出许多特定频率的谱线,只要看到这些谱线,就知道是从那个分子来的。这是研究分子星空的一个办法,也是唯一办法。
他解释,每一种分子都有不同的「能阶」,例如甲基?的分子能阶图,可以看出它有很多的跃迁,每一个跃迁会对应到一个10的11次方赫兹的频率。这个频率若去算,会对应到次毫米波,有这些频率就可以到天空中去找分子,去观测分子。
含碳陨石有胺基酸
生命拼图才刚起步
分子云和太阳系有段距离,就算分子云里有胺基酸和嘧啶,可能在形成太阳系的过程中就被摧毁了,现在天文学家想要一步步把拼图拼起来。 管一政说,天文学家想证明生命是从太阳系外面来的,尤其是胺基酸的左旋、右旋,有众多说法,但没人知道为什么,但从陨石中找到比较多的左旋胺基酸后,似乎有了一点线索。
他强调,太空中有胺基乙酸,虽稍接近到生命源起,但星际有机物质,如何被改变、如何进到原生行星盘里、太空有机物质又是如何一路到太阳系、生命在其他行星系统的可能性等,科学家还不清楚,现在的研究只是第一步,还有很多东西等着被发现。
星际分子140多种… 天文学家利用电波望远镜,已经在太空中发现140多种星际分子,其中甚至包括餐桌上常见的氯化钠(盐)、乙醇(酒精)、醋酸、单糖等。还有氰、水、笑气、甲醛、阿摩尼亚、甲烷、蚁酸、甲醇、乙醛、乙醚、胺基乙酸、丙酮、苯环、磷等,在生命形成上都很重要。
管一政说,许多简单的星际分子、醛、酸、酮类,在生化上有重要功能,天文学家认为,这些星际分子,在地球前生命期物质的合成上扮演过重要角色。
彗星和陨石在太阳系初始时就形成,残留到今天,可说是化石;比较彗星、陨石的化学成分后发现,有愈来愈多的有机分子在与大阳系形成前的分子云(太阳云气)类似的分子云中被发现。
管一政指出,彗星和分子云有关联。愈来愈多证据显示,彗星上易挥发物质,似保有星际云气特征。彗星的分子清单中所含的各式固态冰、和未经变化的原始星际物质成分一致,甲烷、一氧化碳、甲醛、阿摩尼亚的冰等。
管一政说,研究含碳的球粒状陨石发现,上面有超过74种胺基酸,证明太空中有很多胺基酸。又有一个最新发现,含碳陨石上左旋胺基酸数目多于右旋,这是人类可能源自太空的强力证据。
如果有更复杂的有机分子存在太空,可以使生命蕴育的期间缩短,先在太空中准备好丢进来,就会很快在地球上产生生命。
管一政说,搜寻研究星际分子主要集中热分子云核。研究团队已在热分子云核先找到构成蛋白质上很重要的胺基乙酸,目前在找嘧啶,它是构成遗传物质DNA、RNA三个碱基的环状相似物。
管一政说,现在推测早期地球上重要的有机分子很可能是由彗星或小行星的撞击运送来的。
对于生命的来源目前认为有两个途径,一个是如米勒的实验所示,拿一个烧杯,摆水、甲烷和阿摩尼亚,可以形成胺基酸,但需要很大的能量,原始地球有很多闪电,可给予能量,产生生命。另一个途径就是源自太空的分子云,经由彗星、陨石带进来。那一条路比较可能?