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隼鸟2号样本中发现超20种氨基酸 首次确认地球外氨基酸存在

RWYQ阿伟2年前 (2022-06-14)资讯6820

隼鸟2号样本中发现超20种氨基酸 首次确认地球外氨基酸存在

        据日本广播协会(NHK)6月6日报道,日本文部科学省透露,小行星探测器“隼鸟2号”从“龙宫”(Ryugu)小行星上带回的沙土中发现了20多种氨基酸。

  氨基酸是构成蛋白质的基本单位,也是探究地球生命起源的重要线索。日本《朝日新闻》称,此次发现很可能将进一步证实生命起源于太空,即地球上的原始氨基酸分子很可能是通过陨石携带进入地球的。《日本经济新闻》称,这是人类首次在地球外确认氨基酸的存在。相关论文将于近期发表。

  隼鸟2号

  为了研究小行星,寻找生命的起源,日本宇宙航空研究开发机构研制了小行星采样返回任务探测器——隼鸟1号、隼鸟2号。

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“隼鸟”小行星探测器采集小行星样本

  2003年5月9日,日本发射隼鸟1号(Hayabusa-1)小行星探测器。隼鸟1号遭遇了燃油泄漏,4台离子发动机仅剩1台,姿态发动机无法启动,姿态变化,上下翻滚,通信中断、失联一个月等等困境。在日本科学家的积极拯救和精确飞控下,它奇迹般苏醒,终于恢复通信,九死一生。

  2005年9月12日,隼鸟1号终于抵达“丝川”(25143 Itokawa)小行星,研究了其形状、旋转、地形、颜色、成分、密度和历史。2005年11月,它经历三次冒险,终于降落在小行星上,收集了小行星的微小颗粒样本。2010年6月13日,隼鸟1号飞行了7年1个月4天,飞越60亿千米,终于返回地球。在“隼鸟”号返回舱里,带回了1500颗地外颗粒,包括:橄榄石、辉石、斜长石和硫化铁等。颗粒大小约为10微米。这是人类第一次从小行星上采集样品并带回地球。

  2014年12月3日,隼鸟2号(Hayabusa-2)发射出征,飞向下一个探测目标。隼鸟2号,制造商是日本电气公司,发射质量610千克,净质量490千克,体积1×1.6×1.25米,太阳能帆板6米×4.23米,电力1.4——2.6kW。

  麻雀虽小,五脏俱全,地外天体探测的三件套——遥感、巡视、采样设备,隼鸟2号一样不少。它携带了多个用于遥感和采样的科学载荷,并携带了4个小型巡视器来调查小行星表面,并分析所收集样本的环境和地质背景。

  隼鸟2号载荷一览表

  1.遥感载荷:光学导航相机、近红外光谱仪、热红外成像仪、光学雷达。

  2.取样器:取样器,小型撞击器SCI,监视相机DCAM。

  3.巡视器:两个微型探测器MINERVA-II1,小行星移动地面探测器MASCOT,微型探测器MINERVA-II1B。可分别在小行星表面移动、观察。

  光学导航相机用于导航、小行星接近和着陆操作。各种摄像机还远程拍摄了小行星表面的图像,以寻找小行星周围的星际尘埃。近红外光谱仪主要进行小行星表面矿物成分分析。热红外成像仪用于测定−40——150℃的表面温度。光学雷达通过测量反射的激光来测量航天器到小行星表面的距离,它的工作高度范围在30米——25千米。

  在采样操作期间,隼鸟2号接近地表30米范围内时,光学雷达用来测量探测器相对于地形的距离、姿态和方向。可展开相机监测采样机构,触发采样弹。光学雷达和光学导航相机的数据结合起来,以确定小行星的详细地形、尺寸和形状。隼鸟2号通过监测来自地球的无线电信号,可以测量这颗小行星的引力场。

  隼鸟2号携带了4个小行星巡视器,实地探索小行星表面,并为返回的样本提供背景信息。由于这颗小行星的重力极小,4个巡视器都被设计成以短跳的方式移动,而不是使用普通的车轮。它们在不同的时间部署在大约60米的高度,并在小行星的弱重力下自由下落。

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首批释放的两个微型探测器MINERVA-II1

  “龙宫”小行星

  隼鸟2号探测的目标是“龙宫”小行星。

  1999年5月10日,美国新墨西哥州林肯实验室的林肯近地小行星研究中心的天文学家发现了一颗小行星,临时命名为1999 JU3。2015年9月28日,小行星中心将这颗162173号小行星正式命名为“龙宫”。“龙宫”的名字来源于日本民间故事中的一座神奇的水下宫殿。在故事中,渔夫浦島太郎骑着乌龟来到龙宫。当回来时,他带着一个神秘的盒子。本次隼鸟2号采样返回,像极了故事的剧情。

  “龙宫”小行星(162173 Ryugu),直径约为1千米;远日点1.4159天文单位,近日点0.9633天文单位;距离地球的近地点200万千米,远地点3.4亿千米。它是一颗近地天体,一颗有潜在危险的小行星,位于阿波罗小行星群。“龙宫”是一颗罕见的光谱类型的小行星,具有硅型小行星和碳型小行星的性质。“龙宫”的表面非常年轻,年龄为890±250万年。

  “龙宫”呈圆形,像一个土豆,表面多孔,不含或极少含尘埃;岩石颜色较深,容易破碎。它很可能是过去小行星碰撞后留下的碎片。地表大量的巨砾和惨状显示了灾难性的破坏。由于内部加热,“龙宫”非常干燥。“龙宫”一定是在没有强磁场的环境下形成的。在这次灾难性的破坏之后,它的部分地表被小行星的高速旋转再次重塑,形成了赤道脊。“龙宫”西部凸起仍然是一个较老的构造。科学家希望这些表面样本将有助于揭示这颗小行星的更多地质历史。

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“龙宫”小行星

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隼鸟2号拍摄的“龙宫”表面照片

  “龙宫”采样

  2018年6月27日,隼鸟2号与近地小行星——“龙宫”会合。隼鸟2号原计划要进行3次采样:第1次采集含水矿物特征的表面物质,第2次采集表面物质有不可观测或微弱的水变化证据,第3次挖掘采集出地下物质。

  2019年2月22日,第1次采样成功。隼鸟2号缓缓接近小行星表面,着陆后又快速上升。当安装在隼鸟2号底部的采样器的捕捉器接触到表面时,一颗5克的钽弹(子弹)以300米/秒的速度射入表面。由此产生的喷射物质由采集器的“捕捉器”收集。在微重力条件下,喷射物在自身动量的作用下进入捕捉器。

  2019年4月5日,第2次采样开始!在小行星地下样本收集,需要一个撞击器来撞出一个坑,以便回收地表下、不受太空风化的材料。这需要用强力撞击器,清除大量的表面物质。为此,隼鸟2号携带了一门带有一颗金属太空炮,称为小型撞击器。隼鸟2号首先会上升到距离小行星500米左右的距离,并相继释放撞击器和监视相机。撞击器包含一个2.5千克的铜弹,在引爆4.5公斤增塑HMX聚能炸药后,铜弹在“龙宫”表面制造了一个撞击坑,炸出小行星的深层物质。同时,监视相机观察和绘制铜弹撞击的精确位置,而此时,隼鸟2号机动到小行星的远侧,以避免被撞击产生的碎片击中。

  科学家预计:铜弹撞击将引发小行星的地震震动。然而,来自隼鸟2号的撞击后图像显示:“龙宫”小行星仅发生了轻微的晃动。这表明这颗小行星明显没有预期的凝聚力。

  两周后的6月4日,隼鸟2号在爆炸坑附近,从9米的高度投放了一个反射目标器,以协助导航和下降着陆和采样。2019年7月11日,隼鸟2号底部的采样器精准着陆在爆炸坑上,发射炮弹,采集样本,非常成功。原计划要进行的3次任务,通过2次采样全部完成,超时超速完成任务。

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隼鸟2号在“龙宫”着陆和取样照片

  隼鸟2号对“龙宫”进行了一年半的调查研究,并采集了样本。2019年11月,隼鸟2号离开“龙宫”小行星。2020年12月5日,隼鸟2号飞行7年2个月24天后,在地球附近和回收舱(密封舱体具直径40厘米)成功分离。次日,回收舱在澳大利亚南部成功着陆,带回了5.4克黑色砂粒状物质。

  隼鸟2号的脚步并没有停止,它变更飞行轨道,飞向快速旋转的1998 KY26小型小行星,预计2031年7月到达。“隼鸟”号激励着各国的小行星探索。

  太空氨基酸

  大胆设想,小心求证!

  人类航天,一个重大任务就是探究地球生命起源。地球的婴儿期,就是一个大火球,温度极高,很难诞生地球生命。彗星撞击地球,给地球带来了水。水,为地球降温,为地球诞生生命,铺平了道路。

  小行星,身份非常“原始”。它们经历了宇宙诞生后的所有时间。令人惊讶的是:它们的地质变化不大,携带了所有原始的材料和信息。

  科学家一直认为:小行星、彗星上含有微量的氨基酸和其他有机化合物。小行星、彗星撞击地球,可能为地球播下生命的种子,甚至可能把生命带到了地球上。小行星也被称为“太空标本”“宇宙起源的标本”“生命起源的种子”。

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科学猜想:太空,生命的种子

  目前,日本宇宙航空研究开发机构等8个团队对样本进行了分析和研究,最开始发现这些黑色沙粒含有有机物质碳和氮的化合物,同时还在样本中发现了水的存在。

  碳的一系列化合物——有机物,是生命的根本。氮是空气中最多的元素。在自然界中,氮存在十分广泛,在生物体内也有极大作用。氮是组成氨基酸的基本元素之一。生物体内绝大多数分子都含有碳元素。

  2022年6月6日,日本文部科学省宣布:隼鸟2号小行星探测器从“龙宫”小行星上带回的样本中,含有20多种与生命活动密切相关的氨基酸。其中已经确认含有异亮氨酸、缬氨酸、谷氨酸等,还有用于制造胶原蛋白的甘氨酸,以及产生鲜味的谷氨酸等。

  异亮氨酸是人体必需氨基酸之一,同时又是3种支链氨基酸之一。它促进骨骼、皮肤、以及受损肌肉组织的生长和健康。异亮氨酸特殊的结构和功能,在人类生命代谢中具有特别重要的地位。

  缬氨酸是人体必需的8种氨基酸和生糖氨基酸之一。缬氨酸能促进身体正常生长、修复组织、调节血糖、提供需要的能量。

  谷氨酸在生物体内的蛋白质代谢过程中占有重要地位。甘氨酸参与动物、植物和微生物中的许多重要化学反应。

  甘氨酸是一种最简单的氨基酸,用于化合胶原蛋白。甘氨酸在神经信号的传递,以及参与各种生理和病理反应中起着的重要基础作用。

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隼鸟2号返回的“龙宫”样本

  这将对太空探索,进一步加深对生命起源的理解,意义非常重大和深远。

  截至目前,在地球上发现的陨石中已经多次检测到氨基酸的存在。然而,这类陨石已经与地球的土壤和空气接触,不能排除地球的氨基酸在它们到达后混入的可能性。这一次,“隼鸟2号”从围绕地球和火星轨道运行的小行星“龙宫”带回了样本,并以不暴露在外界空气中的形式对其进行了分析,从而首次证实了太空中存在着可以成为生命基础的物质,进一步佐证了生命起源于太空的假设,即地球上的原始氨基酸分子很可能是通过陨石携带进入地球的。

  日本从隼鸟2号采集回来的样本中,送给美国一颗23毫米大小的最大颗粒和4个更细样本的容器。这些物质占收集总量的10%。美国科学家的分析结论即将出来,期待有进一步的发现和突破。

  氨基酸分为“左旋”和“右旋”两大类,而地球上的生命分子都是左旋氨基酸。日美研究机构将进一步研究小行星样本。如果“龙宫”小行星上发现的氨基酸也是左旋氨基酸,那么生命起源于太空的可能性就会进一步增加。

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  你从哪里来?你来自小行星!太空探索,永无止境!

        ——转自中国网浪潮新闻


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