流星帶來病毒的假想圖 | 圖源：網(wǎng)絡(luò)

公元2020年，新型冠狀病毒導(dǎo)致的肺炎疫情肆虐全球。世界各國科學(xué)家們爭分奪秒，對新冠病毒展開了尋根溯源。然而，據(jù)英國《每日郵報(bào)》2020年3月13日報(bào)道，一位名叫錢德拉·威克拉馬辛哈（Nalin Chandra Wickramasinghe）的英國科學(xué)家在接受采訪時(shí)稱：新冠肺炎病毒并非來自地球上的蝙蝠或其它動物，而是來自太空中的流星。他認(rèn)為2019年10月墜落在中國的一顆流星將病毒顆粒帶到了地球，并借助盛行風(fēng)將病毒在北緯40-60度的范圍內(nèi)傳播開來。

這一觀點(diǎn)遭到了國際上很多學(xué)者的反對。錢德拉所指的是2019年10月11日凌晨發(fā)生在我國吉林省松原市附近的一次火流星隕落事件。事后經(jīng)多方搜尋未能幸運(yùn)地找到流星的殘骸——隕石。

在火流星隕落點(diǎn)附近的玉米地里搜尋隕石

| 圖源：上?？萍拣^ 杜芝茂

然而，這位英國數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家和天體生物學(xué)家似乎選擇性地遺忘了一個重要的常識：每年降落到地球上的流星數(shù)不勝數(shù)，而且火流星事件在世界各地均有大量報(bào)告。據(jù)國際流星組織IMO統(tǒng)計(jì)，在過去十年內(nèi)，每年有記錄的目視流星的數(shù)量約為43000-89000顆。在2020年1月間，僅發(fā)生在美國的火流星事件就高達(dá)1013起。顯然，妄稱墜落在中國的流星帶來了新冠病毒完全是一種毫無科學(xué)依據(jù)的主觀臆斷！

2020年1月間，發(fā)生在美國的部分火流星事件 | 來源：IMO官網(wǎng)

那么作為天外來客的隕石究竟是否可能攜帶病毒呢？要回答這個問題，我們有必要回顧一下近幾十年來隕石學(xué)家們在地外有機(jī)物研究領(lǐng)域的重要成果。

碳質(zhì)球粒隕石

碳質(zhì)球粒隕石是最古老、最原始、最能代表太陽系初始物質(zhì)組成的一類隕石，蘊(yùn)含著較高豐度的碳元素，因而也是有機(jī)物含量最豐富的一類隕石。碳質(zhì)球粒隕石十分稀有，其數(shù)量僅占所有隕石的~3.5%；目前全球目擊降落的碳質(zhì)球粒隕石僅49塊，其中包括中國的寧強(qiáng)隕石（CK3-an）和施甸隕石（CM2）。

寧強(qiáng)碳質(zhì)球粒隕石 | 圖源：紫金山天文臺

碳元素主要以三種形式存在于碳質(zhì)球粒隕石中：（1）金剛石、石墨、碳化硅等形成于太陽系之前的恒星塵埃；（2）在隕石的小行星母體上通過流體蝕變反應(yīng)形成的碳酸鹽礦物；（3）在恒星際空間、太陽星云和小行星母體上形成的有機(jī)物。其中，有機(jī)物是最主要的存在形式，平均含量可達(dá)2 wt%。

Murchison隕石 | 圖源：MeteoriteCollector.org

1969年9月28日，一顆火流星隕落在澳大利亞，帶來了大名鼎鼎的Murchison隕石（CM2）。方圓5平方英里的隕落帶內(nèi)共收集到隕石約100千克。這塊碳質(zhì)球粒隕石生逢其時(shí)。借助美國科學(xué)界為阿波羅月球樣品準(zhǔn)備的一流的分析測試平臺，Murchison隕石獲得了廣泛而深入的研究?？梢哉f目前對于隕石中有機(jī)物的認(rèn)識，很大一部分都來自于對Murchison隕石的研究。

隕石中有機(jī)物的種類

隕石幾乎囊括了所有生物成因的有機(jī)物類型。尤其是碳質(zhì)球粒隕石，它就像一個天然的實(shí)驗(yàn)室，通過古老的化學(xué)過程合成了各種有機(jī)分子。根據(jù)分子量大小，隕石中的有機(jī)物可分為兩大類：小分子有機(jī)物（約占25%），又稱自由分子，可用有機(jī)溶劑從隕石中提取獲得；大分子有機(jī)物（約占75%），需利用HF-HCl將絕大部分礦物溶解后，從殘余物中搜尋。

Murchison隕石中的部分有機(jī)物種類 | 圖源：修改自Sephton_2005

以Murchison隕石為例，其含有的小分子有機(jī)物主要包括氨基酸、羧酸、糖類、胺類、酰胺類、雜環(huán)烴、脂肪烴、芳香烴等，其中許多物質(zhì)與生命過程息息相關(guān)。例如，氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基本單元，羧酸（如：乳酸）參與生物體的新陳代謝，糖類是生物體的重要能量來源并為構(gòu)成其他分子提供碳架結(jié)構(gòu)，氮雜環(huán)化合物（如：嘌呤、嘧啶）是遺傳物質(zhì)核酸的重要組成成分等。大分子有機(jī)物通常由芳香烴與各種結(jié)構(gòu)的小分子發(fā)生交聯(lián)、聚合而成。

開個腦洞：如果在實(shí)驗(yàn)室燉一鍋隕石湯，不知道能不能嘗出雞湯的味道？

隕石中有機(jī)物來源：穩(wěn)定同位素異常

地球污染是隕石有機(jī)物研究中一個無法回避的問題。如何證明隕石中的有機(jī)物來自地外而非地球物質(zhì)的污染？碳、氫、氮、硫等元素的穩(wěn)定同位素組成提供了非常有力的證據(jù)。舉個例子，科學(xué)家利用高精度、高分辨率的二次離子質(zhì)譜儀對EET 92042（CR2）隕石中的不可溶有機(jī)物進(jìn)行了氫、氮同位素的面掃描，發(fā)現(xiàn)一些熱點(diǎn)區(qū)域極端富集H和N的重同位素D和15N，這種區(qū)別于太陽系物質(zhì)的同位素組成特征被稱作同位素異常。根據(jù)有機(jī)物的穩(wěn)定同位素組成，科學(xué)家推測它們很可能形成于恒星際介質(zhì)或太陽系原行星盤最寒冷的邊緣區(qū)域。這些有機(jī)物在太陽系形成前就存在，隨著太陽星云的塌縮、凝聚被最原始的碳質(zhì)球粒隕石保存了下來。

EET 92042（CR2）隕石中不可溶有機(jī)物的δD和δ15N分布圖 | 圖源：Busemann_2006

有機(jī)物在隕石中的存在形式

球粒隕石由高溫條件下形成的微米至毫米級大小的球粒和低溫條件下形成的細(xì)粒的基質(zhì)組成。絕大部分有機(jī)物存在于碳質(zhì)球粒隕石的基質(zhì)中。基質(zhì)中的橄欖石、輝石等礦物在經(jīng)歷了含水流體的低溫蝕變后轉(zhuǎn)化為粘土礦物，有機(jī)物便賦存于這些層狀硅酸鹽之中。由于粘土礦物本身是一種化學(xué)反應(yīng)的催化劑，無機(jī)物與有機(jī)物的相互作用也促進(jìn)了原始的恒星際來源的有機(jī)物不斷衍生出更加豐富的新物質(zhì)。

寧強(qiáng)隕石中的球粒和基質(zhì)，（上）正交偏光，（下）掃描電鏡BSE | 圖源：紫金山天文臺

LAP 04720隕石（CR2）基質(zhì)中層狀硅酸鹽的透射電鏡照片 | 圖源：Abreu_2016

小行星上有機(jī)物的化學(xué)反應(yīng)

球粒隕石的母體是位于火星和木星之間的主帶小行星。由于放射性同位素衰變產(chǎn)生的熱量和水、H2S等流體的存在，小行星形成后經(jīng)歷了不同程度的熱變質(zhì)和流體變質(zhì)作用。在此過程中，從太陽星云中繼承的原始的有機(jī)分子也發(fā)生了進(jìn)一步的化學(xué)演化。例如，乙醛和氫氰酸在pH

小行星上有機(jī)物的化學(xué)反應(yīng) | 圖源：修改自Sephton_2005

氨基酸的手性與生命起源

在有機(jī)化學(xué)中，如果一個碳原子連接四個不同的原子或基團(tuán)，那么這四個基團(tuán)有兩種空間排列方式，這兩種空間構(gòu)型如同人的左右手一樣互為鏡像，但不能完全重疊，這樣的碳原子被稱作手性碳原子，含有手性碳原子的化合物稱為手性分子。

手性有機(jī)分子的鏡面對稱 | 圖源：網(wǎng)絡(luò)

手性氨基酸分子具有L-，D-兩種空間構(gòu)型。除極少數(shù)低等生命體（如，病毒）外，地球上生物體的蛋白質(zhì)幾乎都是由L-氨基酸構(gòu)成的。因?yàn)榉巧锍梢虻陌被岫际怯傻攘康腖和D型分子組成的，這種對L-氨基酸的特異性選擇是解釋地球生命起源問題的一個重要環(huán)節(jié)。對隕石中氨基酸的研究發(fā)現(xiàn)，多數(shù)氨基酸是等量的L型和D型分子的混合物，與它們的非生物成因一致；但有少量氨基酸（例如，a-甲基氨基酸）存在過剩的（excess）L型分子?？茖W(xué)家認(rèn)為恒星際空間的紫外圓偏振光（UV circularly polarized light）會選擇性地摧毀D-氨基酸分子，從而造成L-氨基酸的過剩。地球生命很可能就是在一個偶然的機(jī)會下，從那些隨小行星造訪地球的L型氨基酸的基礎(chǔ)上發(fā)生、發(fā)展和演化起來的。

有機(jī)物與生命起源 | 圖源：修改自網(wǎng)絡(luò)

結(jié)束語

除了實(shí)驗(yàn)室的隕石分析工作外，天文學(xué)家也通過望遠(yuǎn)鏡在遙遠(yuǎn)的太空中觀測到各種有機(jī)物，而對火星和矮行星Ceres的探測結(jié)果均證實(shí)了太陽系其他行星和小行星上存在有機(jī)物。雖然這些來自外太空的有機(jī)物與地球的生命起源息息相關(guān)，然而卻與病毒之間遠(yuǎn)隔萬水千山。目前沒有任何證據(jù)表明流星攜帶或在外太空存在病毒顆粒。最后，流星同學(xué)義正詞嚴(yán)地表示：傳播病毒這個鍋，我不背！

參考文獻(xiàn)：

1）Sephton M. A. (2005) Phil. Trans. R. Soc. A363, 2729-2742.

2）Busemann H., et al. (2006) Science 312, 727-730.

3）Pizzarello S. et al. (2013) PNAS 110, 15614-15619.

4）Abreu N. M. (2016) Geochim. Cosmochim. Acta 194, 91-122.

作者簡介

王英，中國科學(xué)院紫金山天文臺天體化學(xué)和行星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室副研究員，研究領(lǐng)域：隕石學(xué)和天體化學(xué)。

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