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标  题: [摘录]地球生命所需的磷由陨石而来
发信站: 铭传□梦别境 (Sun Sep  5 22:29:59 2004)
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美国亚利桑纳州立大学（University of Arizona，UA）的科学家发现：陨石□尤
其是铁质陨石，是地球生命演化最重要的关键，因为陨石中所含有的磷元素（pho
-sphorus），比地球自然界中可提供的多出许多。

许多科学家视磷为继碳、氢、氧、氮之後，第五重要的生命核心因子。因为磷元素
则是生命体中有机质复制过程所需的生物分子□去氧核醣核酸（DNA）与核醣核酸
（RNA）的主要组成，连结各个基因体成长链状的DNA与RNA结构。此外，磷也是维
持动物新陈代谢过程分子（ATP，腺三磷）或植物光合作用正常运作的重要因素，
更是植物细胞壁和脊椎动物骨骼中的重要组成元素。但是，由於磷在自然界中比其
他四种元素稀少，因此，地球生命究竟是从何处取得磷元素，一直是个谜。因此，
若能了解磷的行为，或许就能掌握住一丝地球生命起源的线索。

地球上最常见的磷矿物是磷灰石（apatite）。当磷灰石与水混和之後，只会释放
出极少量的磷酸盐（phosphate）。科学家曾尝试将磷灰石加热到极高温状态，然
後再将之与各种不同的奇怪、活性极强的化合物混合，这些实验甚至曾制造出地球
上不曾见过的磷化合物，但都不能解释地球生命中的磷究竟起源於何处。

UA行星科学系（planetary sciences department）月球与行星实验室（Lunar and
Planetary Laboratory）Matthew A. Pasek与Dante Lauretta等人寻思：地球生命
中的磷会不会来自陨石？研究後发现，磷与其他四大元素的含量比例如下表，

         　磷：氢          磷：氧          磷：碳          磷：氮
宇宙中  1：2,800,000      1：1,400         1：680          1：230

海洋中  1：49,000,000     1：25,000,000    1：974          1：633

细菌中    1：203           1：72           1：116          1：15

顽火石类陨石KLE 98300薄片中的陨磷铁矿颗粒，(Photo: Virginia Smith, UA Lu
-nar & Planetary Laboratory) 根据Lauretta先前的研究，太阳系早期的磷多半集
中、侵蚀金属的表面，也就是说：这种自然的磷「浓缩」机制，似乎便是以金属作
为催化剂而产生。陨石中有好几种矿物含有磷的成分，其中最重要的一种，便是磷
化铁镍（iron-nickel phosphide，化学式为(Fe,Ni)3P），或称为陨磷矿（schrei
-bersite）。这种矿物在地球上极端罕见，但在陨石，尤其是铁质陨石（iron met
-eorites）中则是非常普遍，整个陨石中布满了陨磷铁矿颗粒或粉红色的陨磷铁矿
矿脉，含量比一般陨石多出10～100倍左右。

Pasek等人在室温下，将陨磷铁矿与完全不含铁质的淡水混和，并利用核磁共振（
NMR, nuclear magnetic resonance）技术分析这个液体混和物，结果观察到一种
完全不同的磷化合物形成，其中Pasek等人最感兴趣的是P2O7（七氧化二磷），这
是一种对生物化学反应很有帮助的磷化合物，与ATP中的磷化合物类似。以前的实
验都是要在高温或其他极端环境下才能发现P2O7，这是第一次在室温下、以普通方
法就能发现P2O7的存在。因此可以提出初步结论：生命的起源应该是在有铁质陨石
坠落的淡水区域。如此一来便可逐步将生命起源的□围缩小。

陨石其实就与形成行星的微行星（planetesimal）相同□铁质陨石形成行星金属核
心，石质陨石（achondrites）则形成矽质的地函。至今尚无人了解生命的起源是
否就在行星演化的这个分异过程中。而Pasek等人的研究，至少让科学家明白生命
可以起源自何处：於微行星可以成长至直径至少500公里的小行星带中，而且还要
有某种扰动机制让这些小天体可以进入太阳系内侧；其中最可能的扰动来源就是拥
有强大重力的木星，因此又限制了太阳系外行星及其月亮可能形成生命的机会，太
阳系内侧类地行星的生命形成机会因而大增。换言之，如果宇宙中各个「太阳系」
的行星系统中缺乏木星大小的天体，那麽就没有扰动含有大量矿物的小行星转往太
阳系内侧类地行星附近，少了磷元素的「快递」机制，那麽这个行星系统中要诞生
生命的机率便大大降低。

台湾地区目前有中央研究院地球科学研究所的沈君山（J.J. Shen）博士等人在进
行陨磷铁矿的相关研究。

参考资料来源：
http://uanews.org/cgi-bin/WebObjects/UANews.woa/1/wa/SRStoryDetails?ArticleID=9567

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