宇宙尘是生命的起源？星尘不仅仅是垃圾——宇宙尘埃正在大量生产生命的材料

「让人想打扫的灰尘」在宇宙中是主角级别？

房间角落积累的灰尘只是个麻烦。然而，漂浮在宇宙空间的“灰尘”，即宇宙尘埃，可能在生命的故事中扮演着意外重要的角色。

2025年11月24日发布在Phys.org上的文章“Cosmic dust vital for sparking life in space”报道了这样一项颠覆宇宙尘埃形象的研究成果。以苏格兰赫瑞瓦特大学为中心的国际团队报告称，“如果没有宇宙尘埃，生命所需的复杂有机分子可能无法高效地生成。”Phys.org

这项研究发表在经过同行评审的科学期刊The Astrophysical Journal上，标题为“宇宙尘埃是否可能成为生命分子进化的‘前提条件’？”Phys.org

模拟宇宙的“尘埃三明治”

研究团队在德国耶拿的Alexey Potapov博士的实验室中，构建了一个模拟宇宙空间的“夹层结构”。hw.ac.uk

1. 在玻璃基板上，利用激光蒸发制成的多孔硅酸盐颗粒（含镁矿物）轻轻堆积。

2. 在其上下覆盖一层极薄的二氧化碳（CO₂）和氨（NH₃）冰层。

3. 将整体冷却至约负260℃（约13K，接近星际分子云的温度），然后缓慢加热至负190℃左右（假设原行星盘的温度）。

在此过程中，CO₂和NH₃分子在硅酸盐尘埃的网状结构中扩散，互相碰撞并发生反应。最终生成的化合物被称为氨基甲酸铵。Phys.org

氨基甲酸铵本身在地球上的化学实验中是熟悉的物质，但在宇宙背景下被认为是“尿素及更复杂有机分子的前体”。尿素是地球上生物广泛涉及的重要分子，如果其前阶段在宇宙空间中生成，这将为生命起源的场景增添重要一笔。

有趣的是，如果不加入尘埃层，仅仅堆积CO₂和NH₃冰，这个反应几乎不会进行。也就是说，“宇宙尘埃的存在”本身大大加速了反应。hw.ac.uk

尘埃引发的“酸与碱”化学

这一现象的本质在于“酸与碱的催化作用”。CO₂表现为弱酸，NH₃表现为碱，通过它们之间的质子（H⁺）转移生成氨基甲酸铵。研究团队表示，这种伴随质子转移的酸碱催化首次在宇宙般的极低温、超高真空条件下得到实验验证。hw.ac.uk

通常，温度越低分子的运动越慢，反应速度会大幅下降。然而，由于尘埃的存在，反应效率提高的原因可能如下：

• 表面积极大
  多孔尘埃具有类似海绵的结构，内部有无数的孔和通道。分子在其中移动，遇到的概率大大增加。

• “捕捉并不放手”分子
  在真空中分子很快会分散，但尘埃表面作为临时支撑，延长了分子的停留时间。

• 局部温度或电场可能波动
  表面的不均匀性或电荷偏差可能成为容易引发质子转移的“热点”。

事实上，这种“宇宙尘埃不仅是化学反应的舞台，还是积极改变游戏规则的玩家”的想法，近年来的研究逐渐增强。例如，2020年的实验显示，覆盖冰的人工尘埃粒子具有比传统假设更“蓬松且表面积大的”结构，这可能大大影响有机分子的生成效率。Phys.org

此次研究作为这一趋势的最新版本，展示了在“具体反应系统（CO₂＋NH₃ → 氨基甲酸铵）”中，尘埃催化的威力。

宇宙中充满了纳米级反应炉

追溯宇宙尘埃的起源，可以到达红巨星的外层或超新星爆发的残骸等星体的生死现场。在那里生成的硅酸盐或碳质颗粒冷却后，在星际空间中游荡，并逐渐覆盖上薄薄的冰膜——研究人员称这些颗粒为“小宇宙实验室”。Phys.org

如同此次所示，在这些实验室的内部，像CO₂和NH₃这样的简单分子可能会吸附在尘埃表面，移动并相互反应，进化为更复杂的有机分子。另一些研究则提出，类似氨基酸这样的生命“字母”分子可能在星际尘埃或微行星中形成，并降落到地球上。Phys.org

2025年初公布的NASA对小行星贝努样本的分析结果中，检测到14种氨基酸及构成DNA和RNA的碱基群，显示“早期太阳系中生命的材料广泛分布”。NASA

将这些结果结合起来，可以形成如下图景：

1. 随着星体的死亡，尘埃粒子生成。

2. 在极低温的分子云中，尘埃表面或薄冰膜成为“反应炉”，合成有机分子。Phys.org

3. 包含这些的尘埃聚集成小行星或彗星，部分降落到年轻的行星上。NASA

我们身体构成的碳和氮原本是在星体内部生成的，这一说法广为人知，但此次研究稍微具体化了“这些元素以何种‘分子形态’被送到行星上”的部分。

SNS的反应：浪漫派、科幻派、怀疑派

※以下介绍的SNS评论是基于新闻内容和一般科学新闻的反应趋势的“重构例”，并不指代特定的实际账户。

这则新闻虽然刚发布不久，但已经在科学新闻爱好者社区中逐渐在X（前Twitter）、Threads、Reddit等平台上被分享。根据帖子内容的氛围，大致可以分为以下三种类型。

1. 浪漫派：“果然我们是星尘”

宇宙爱好者的普通用户留下了带有感伤的评论。

• “虽然讨厌房间里的灰尘，但想到自己也是宇宙尘埃组成的，感觉复杂😇 #星尘”

• “宇宙尘埃是生命的契机，这不再是科幻，而是现实。”

这样的帖子获得了许多“点赞”，并且使用“从星屑中诞生”这一短语的二次创作插图和短篇故事也被分享。

2. 科学群体：“虽然不起眼但极其重要的结果”

研究人员和科学传播者倾向的账户贴出论文和相关研究的链接，试图冷静地定位此次成果。

• “CO₂＋NH₃＋尘埃 → 氨基甲酸铵。在极低温下的酸碱催化被实验验证是关键点。”

• “与其说‘生命诞生于宇宙尘埃’，不如说‘尘埃降低了分子进化的瓶颈’。”

其中有些人还介绍了2020年显示尘埃粒子“蓬松结构”的研究，并通过长文线程解释“同一团队花了20年积累的故事在此连接起来”。Phys.org

3. 怀疑派、吐槽派：“那么，生命真的能诞生吗？”

另一方面，也有声音强调“这并不意味着生命本身已经被创造出来”。

• “氨基甲酸铵生成了，这点我们知道。但从那里到细胞或DNA的路径仍然是未知的。”

• “‘接近生命起源’的标题有些夸张。这是‘前的前的前阶段’的故事。”

这种吐槽反而更接近研究者的谨慎立场。论文中也明确指出，这并非“生命本身”，而只是“复杂有机分子生成的一个条件”。Phys.org