太空中发现首个真正糖分子，为生命起源提供新线索
日期： 2026-07-14
精选图片： [艺术家描绘的银河系中心附近富含有机分子的分子云；图片来源：NASA/JPL-Caltech]
天文学家首次在星际空间探测到一种真正的糖分子，在距离地球约26,000光年的稠密分子云中识别出赤藓酮糖，为理解行星诞生前生命构件如何形成开辟了新窗口。
这一发现由西班牙国家研究委员会（CAB/CSIC）的伊扎斯昆·希门尼斯-塞拉领导的团队于7月13日发表在《自然·天文学》上，标志着在星际介质中发现的最大非环状分子。赤藓酮糖（C4H8O4）拥有四个碳原子和总共14个原子，是太阳系外探测到的首个含四个氧原子的分子，也是太空中发现的第二个手性分子。
“这一发现出乎意料，因为天体化学的主流观点认为星际分子通过碳原子顺序添加而增大，”希门尼斯-塞拉表示。
甜蜜里程碑
此前在太空中对”糖”的探测仅限于乙醇醛，这是一种于2000年首次发现的二碳羟基醛。虽然化学上与糖类相关，但乙醇醛缺乏定义真正糖类的三碳骨架。赤藓酮糖决定性地跨越了这一门槛。
这一探测来自一次超灵敏宽带光谱巡天，覆盖超过91千兆赫兹，跨越三个大气窗口。研究团队利用西班牙境内的耶韦斯40米射电望远镜和IRAM 30米望远镜，识别出12组谱线（17个独立跃迁），与赤藓酮糖的旋转指纹完全匹配。
这个指纹来自一项关键的实验室突破。2022年，巴斯克大学的埃米利奥·科西内罗开发出一种超快激光汽化技术，将糖浆状的糖与滑石粉混合以克服其出了名的粘性，从而获得赤藓酮糖的气相旋转光谱。他将数据分享给希门尼斯-塞拉，后者核查了银河系中心附近中央分子区分子云G+0.693-0.027的现有观测数据。匹配立即得到确认。
赤藓酮糖为何重要
糖类对我们所知的生命至关重要。核糖构成RNA的骨架，脱氧核糖构成DNA的骨架。这些分子如何最早出现在早期地球上一直是一个长期未解的谜题。原始化学的实验室模拟只能在极微小的浓度下产生糖类。
在星际气体云中发现赤藓酮糖改变了这一图景。核糖和葡萄糖此前曾在陨石内部和小行星贝努的样本中发现，但这些可能是在母体天体吸积之后形成的。气相探测表明，糖类在任何固体天体形成之前，就在孕育恒星和行星的寒冷稠密云中组装而成。
基于赤藓酮糖在G+0.693-0.027中的丰度，研究团队估计，在约41亿至38亿年前的后期重轰炸期间，有50万至5000万公吨的这种分子降落到地球表面，提供了直接的原始糖外源供应。
“这是一个令人难以置信的激动人心的结果，”未参与该研究的麻省理工学院天体化学家布雷特·麦奎尔表示。”天文学家长期以来一直在努力探测太空中的糖类。”
意想不到的化学
这一发现还对太空中复杂分子如何增长的假设提出了挑战。通过顺序碳加成，甘油醛和二羟丙酮等三碳糖预计会更丰富，但它们并未被检测到。赤藓酮糖的丰度比预测高出8到17倍，表明它通过不同的途径形成：两个二碳分子（乙醇醛和乙二醇）在冰冷尘埃颗粒表面结合。
赤藓酮糖也是苏糖核酸（TNA）的直接化学前体，TNA是可能在生命最早形式中先于RNA和DNA出现的遗传聚合物的主要候选者。因此，这一探测不仅涉及糖类的来源问题，还涉及生命本身在其起源时遵循的分子路径。
“赤藓酮糖的发现非常令人兴奋，因为它开启了在太空中发现其他糖类的可能性，例如作为RNA组成部分的核糖，以及其他对生命起源重要的分子，”合著者卡洛斯·布里奥内斯表示。
在地球上，赤藓酮糖天然存在于覆盆子、猕猴桃和红色水果中，并广泛用于免晒美黑产品中。在太空中，它现在成为拼图中关键的一块，揭示生命原料如何在任何行星存在之前就已组装完成。
婷 翻译