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標 題: [摘錄]地球生命所需的磷由隕石而來
發信站: 銘傳築夢別境 (Sun Sep 5 22:29:59 2004)
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美國亞利桑納州立大學（University of Arizona，UA）的科學家發現：隕石—尤
其是鐵質隕石，是地球生命演化最重要的關鍵，因為隕石中所含有的磷元素（pho
-sphorus），比地球自然界中可提供的多出許多。
許多科學家視磷為繼碳、氫、氧、氮之後，第五重要的生命核心因子。因為磷元素
則是生命體中有機質複製過程所需的生物分子—去氧核醣核酸（DNA）與核醣核酸
（RNA）的主要組成，連結各個基因體成長鏈狀的DNA與RNA結構。此外，磷也是維
持動物新陳代謝過程分子（ATP，腺三磷）或植物光合作用正常運作的重要因素，
更是植物細胞壁和脊椎動物骨骼中的重要組成元素。但是，由於磷在自然界中比其
他四種元素稀少，因此，地球生命究竟是從何處取得磷元素，一直是個謎。因此，
若能瞭解磷的行為，或許就能掌握住一絲地球生命起源的線索。
地球上最常見的磷礦物是磷灰石（apatite）。當磷灰石與水混和之後，只會釋放
出極少量的磷酸鹽（phosphate）。科學家曾嘗試將磷灰石加熱到極高溫狀態，然
後再將之與各種不同的奇怪、活性極強的化合物混合，這些實驗甚至曾製造出地球
上不曾見過的磷化合物，但都不能解釋地球生命中的磷究竟起源於何處。
UA行星科學系（planetary sciences department）月球與行星實驗室（Lunar and
Planetary Laboratory）Matthew A. Pasek與Dante Lauretta等人尋思：地球生命
中的磷會不會來自隕石？研究後發現，磷與其他四大元素的含量比例如下表，
磷：氫 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
細菌中 1：203 1：72 1：116 1：15
頑火石類隕石KLE 98300薄片中的隕磷鐵礦顆粒，(Photo: Virginia Smith, UA Lu
-nar & Planetary Laboratory) 根據Lauretta先前的研究，太陽系早期的磷多半集
中、侵蝕金屬的表面，也就是說：這種自然的磷「濃縮」機制，似乎便是以金屬作
為催化劑而產生。隕石中有好幾種礦物含有磷的成分，其中最重要的一種，便是磷
化鐵鎳（iron-nickel phosphide，化學式為(Fe,Ni)3P），或稱為隕磷礦（schrei
-bersite）。這種礦物在地球上極端罕見，但在隕石，尤其是鐵質隕石（iron met
-eorites）中則是非常普遍，整個隕石中佈滿了隕磷鐵礦顆粒或粉紅色的隕磷鐵礦
礦脈，含量比一般隕石多出10∼100倍左右。
Pasek等人在室溫下，將隕磷鐵礦與完全不含鐵質的淡水混和，並利用核磁共振（
NMR, nuclear magnetic resonance）技術分析這個液體混和物，結果觀察到一種
完全不同的磷化合物形成，其中Pasek等人最感興趣的是P2O7（七氧化二磷），這
是一種對生物化學反應很有幫助的磷化合物，與ATP中的磷化合物類似。以前的實
驗都是要在高溫或其他極端環境下才能發現P2O7，這是第一次在室溫下、以普通方
法就能發現P2O7的存在。因此可以提出初步結論：生命的起源應該是在有鐵質隕石
墜落的淡水區域。如此一來便可逐步將生命起源的範圍縮小。
隕石其實就與形成行星的微行星（planetesimal）相同—鐵質隕石形成行星金屬核
心，石質隕石（achondrites）則形成矽質的地函。至今尚無人瞭解生命的起源是
否就在行星演化的這個分異過程中。而Pasek等人的研究，至少讓科學家明白生命
可以起源自何處：於微行星可以成長至直徑至少500公里的小行星帶中，而且還要
有某種擾動機制讓這些小天體可以進入太陽系內側；其中最可能的擾動來源就是擁
有強大重力的木星，因此又限制了太陽系外行星及其月亮可能形成生命的機會，太
陽系內側類地行星的生命形成機會因而大增。換言之，如果宇宙中各個「太陽系」
的行星系統中缺乏木星大小的天體，那麼就沒有擾動含有大量礦物的小行星轉往太
陽系內側類地行星附近，少了磷元素的「快遞」機制，那麼這個行星系統中要誕生
生命的機率便大大降低。
台灣地區目前有中央研究院地球科學研究所的沈君山（J.J. Shen）博士等人在進
行隕磷鐵礦的相關研究。
參考資料來源：
http://uanews.org/cgi-bin/WebObjects/UANews.woa/1/wa/SRStoryDetails?ArticleID=9567
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