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【导语】生命起源之谜一直困扰着人类，科学家们不断探索地球以外的有机质以寻找答案。近期，中国科学院广州地球化学研究所的科研团队在“嫦娥五号”带回的月壤样品中，首次发现了稠环芳香有机质，这一发现引起了广泛关注。该团队采用创新技术方法，成功探测到月球上的这一复杂有机质，并揭示了其可能的来源与演化过程。此外，研究还展望了未来对火星等遥远天体有机质的探索，期待揭开更多关于地外生命起源的神秘面纱。

出品：

作者：钟广财 张干（中国科学院广州地球化学研究所）

监制：中国科普博览

生命是如何起源的？地球之外是否还有生命存在？这些疑问一直困扰着人类。为了探寻答案，科学家们将目光投向了月球有机质以及地球以外的其他有机质。目前，在陨石（尤其是碳质球粒陨石）中已经发现了多种多样的有机质，其中包括氨基酸、核糖、核碱基等构成地球生命的基本有机分子。这不禁让我们猜测，地球生命是否可能起源于这些“天外来客”播下的种子？

近期，中国科学院广州地球化学研究所的科研团队，首次对我国“嫦娥五号”任务返回的月壤样品中可能存在的有机质进行了探查，发现“嫦娥五号”月壤样品(pǐn)中(zhōng)存(cún)在(zài)稠(chóu)环(huán)芳(fāng)香(xiāng)有(yǒu)机质。

研究团队分析的月壤粉末样品（向中国国家航天局申请获得）

（图片来源：作者拍摄）

月球上的有机质是什么？

探查月球有机质面临诸多挑战。以往从“阿波罗”月球样品中检测出的有机质，大多被认定为来自地球的污染，很难确定月球自身有机质的存在。2020年12月17 日，中国成功实现了月球无人采样返回，“嫦娥五号”带回了1731克珍贵的月壤样品。近期，我们团队在“嫦娥五号”带回的月壤样品中发现了稠环芳香有机质，这一发现引起了科学界的广泛关注。

稠环芳香有机质分子结构示例

（图片来源：作者提供）

鉴于以往研究所用的技术方法极少能探测到月球有机质，我们团队创新性地采用了苯多羧酸分子探针方法，专门针对月壤中的稠环芳香有机质进行探查。稠环芳香有机质以苯环为基本结构单元，在整个宇宙中广泛存在。它是由其他有机质在高温条件下演化而成的，并且广泛分布于地球的空气、泥土和天然水体中，比如柴草燃烧、燃煤和机动车尾气排放的颗粒物、木炭以及由生命体埋藏形成的煤和石油中都富含这种有机质。不仅如此，在太阳系的碳质小行星以及浩瀚的星际空间中，也发现了稠环芳香有机质。在陨石（尤其是碳质球粒陨石）中，它是主要的有机成分之一。

通过研究，我们发现“嫦娥五号”月壤样品中确实存在稠环芳香有机质，而且定量结果显示，它是目前月壤中已知含量最高的复杂有机质。

图片来源：veer图库

月球有机质从何而来？

与地球上的类似物（如木炭、煤、机动车尾气颗粒等）相比，月壤中的稠环芳香有机质展现出独特的芳环结构。这些稠环芳香有机质含有高度稠合的苯环，其芳环稠合程度与 4 纳米的石墨烯相似。芳环的稠合程度与形成温度密切相关，这表明月壤样品中的稠环芳香有机质可能是在超过600℃的高温条件下形成的，因为其芳环稠合程度高于相同温度下形成的地球类似物。

直径约为4纳米的石墨烯结构，研究团队发现“嫦娥五号”月壤中稠环芳香有机质的芳环稠合程度与之相似

（图片来源：作者提供）

进一步的分析表明，月壤中的稠环芳香有机质并非源自地球污染。这是因为它们的稳定碳同位素“指纹”（C-13/C-12比值）与地球环境中的稠环芳香有机质存在明显差异。陨石撞击是月壤有机质最有可(kě)能(néng)的(de)来(lái)源(yuán)。但(dàn)是(shì)，奇(qí)怪(guài)的(de)是(shì)，月(yuè)壤(rǎng)稠(chóu)环(huán)芳(fāng)香(xiāng)有(yǒu)机(jī)质(zhì)的(de)C-13丰(fēng)度(dù)明(míng)显(xiǎn)高(gāo)于(yú)陨(yǔn)石(shí)中(zhōng)的(de)同(tóng)类(lèi)物(wù)质，这意味着它并非直接来源自陨石。研究人员推断，这是由于在陨石撞击月球的过程中，高温使得C-13丰度较高的非芳香有机质转化为了稠环芳香有机质。这种(zhǒng)由(yóu)撞(zhuàng)击(jī)过(guò)程(chéng)形(xíng)成(chéng)的(de)高(gāo)度(dù)稠(chóu)合(hé)的(de)（类(lèi)石(shí)墨(mò)烯(xī)）稠(chóu)环(huán)芳(fāng)香(xiāng)有(yǒu)机质，在月表强烈宇宙辐射的环境中更易稳定保存，从而有利于月壤中有机碳的积累。

然而，这一过程也可能抹去了陨石中其他有机质（包括氨基酸等生命分子）的痕迹，导致月壤有机质的探查工作难以取得更多成果。除了苯多羧酸分子探针方法外，我们团队还综合运用了多种技术手段，但在月壤样品中尚未发现其他月球有机质。

研究团队对月壤进行预处理：为避免有机污染，实验在全不锈钢和玻璃材质的超净棚进行，接触月壤样品的实验耗材均为无机材质（铝、不锈钢、玻璃、陶瓷、石英等）

（图片来源：作者拍摄）

科研人员在实验过程中会拍摄视频，详细记录实验步骤，双人检查，避免操作失误

（图片来源：作者拍摄）

下一疑问，火星是否存在有机质？

陨石撞击月球的速度通常可达每秒十几公里，撞击产生的温度一般高于1000℃。可见，陨石撞击既有可能播撒生命的种子，也有可能带来毁灭性的后果。相比之下，得益于地球大气层的缓冲作用，在地球上常常能发现富含有机质的陨石。在太阳系陨石撞击最为密集的时期（“晚期大轰炸”，约41-38亿年前），地球收获了大量的陨石有机质，这些有机质或许参与了地球生命的形成过程。

同时，在 37 亿年前，火星可能存在宜居环境和生命。然而，在那之后，火星大气加速逃逸，导致当代火星大气压仅为地球的 0.75%。我国的天问三号任务即将实施，预计2030 年会带回火星样品。探寻火星生命有机质同样是科学研究的重要目标，在过去 37 亿年里，陨石撞击对火壤有机质的影响，在火星有机质探查工作中将是一个值得重点关注的科学问题。

嫦娥五号带回的月壤(rǎng)样(yàng)品(pǐn)中(zhōng)稠(chóu)环(huán)芳(fāng)香(xiāng)有(yǒu)机(jī)质(zhì)的(de)发(fā)现(xiàn)，揭(jiē)秘(mì)了(le)陨(yǔn)石(shí)撞(zhuàng)击(jī)月(yuè)球(qiú)过(guò)程(chéng)中(zhōng)有(yǒu)机(jī)质(zhì)的(de)命(mìng)运(yùn)。尽(jǐn)管(guǎn)目(mù)前(qián)的(de)研(yán)究(jiū)表(biǎo)明(míng)，在(zài)陨(yǔn)石(shí)撞(zhuàng)击(jī)月(yuè)球(qiú)的(de)高(gāo)温(wēn)过(guò)程(chéng)中(zhōng)，包(bāo)括(kuò)氨(ān)基(jī)酸(suān)在(zài)内(nèi)的(de)生(shēng)命(mìng)有(yǒu)机(jī)分(fēn)子(zi)会(huì)发(fā)生(shēng)热(rè)转(zhuǎn)化(huà)生(shēng)成(chéng)稳(wěn)定(dìng)态(tài)稠(chóu)环(huán)芳(fāng)香(xiāng)结(jié)构(gòu)，导(dǎo)致(zhì)其(qí)难(nán)以(yǐ)有(yǒu)效(xiào)检(jiǎn)测(cè)，但(dàn)这(zhè)一(yī)发(fā)现(xiàn)仍(réng)让(ràng)我(wǒ)们(men)对(duì)宇(yǔ)宙(zhòu)中(zhōng)有(yǒu)机(jī)质(zhì)的(de)分(fēn)布(bù)与(yǔ)演(yǎn)化(huà)有(yǒu)了(le)更(gèng)深(shēn)刻(kè)的(de)认(rèn)识(shi)。

未(wèi)来(lái)，随(suí)着(zhe)天(tiān)问(wèn)三(sān)号(hào)等(děng)重(zhòng)大(dà)探(tàn)测(cè)任(rèn)务(wu)的(de)逐(zhú)步(bù)实(shí)施(shī)，人(rén)类(lèi)对(duì)火(huǒ)星(xīng)及(jí)其(qí)他(tā)遥(yáo)远(yuǎn)天(tiān)体(tǐ)的(de)探(tàn)索(suǒ)步(bù)伐(fá)将(jiāng)更(gèng)为(wèi)坚(jiān)实(shí)与(yǔ)深(shēn)入(rù)。也(yě)许(xǔ)在(zài)不(bù)久(jiǔ)的(de)将(jiāng)来(lái)，我(wǒ)们(men)希(xī)望(wàng)成(chéng)功能够揭开更多关于地外有机质和生命起源的神秘面纱，甚至有望找到地外生命存在的关键证据。科学探索之路永无止境，每一项重大发现都是人类向着浩瀚未知宇宙迈进的关键一步。让我们共同期待，目睹更多的宇宙奥秘被一一揭开！