在美国宇航局喷气推进实验室的起源和宜居性实验室，寄希望于在试管中找到一个特殊世界。这是早期地球的简化代表，被重建为类似于大约40亿年前我们星球上存在的条件。通过这种模拟，科学家们能够关注在那个时期发生的潜在化学反应，包括那些可能在地球上的生命发展中起到关键作用或可能表明其他行星上存在生命的反应。

去年，JPL起源和可居住性实验室的研究人员模拟了早期地球的化学，并进行了一个涉及新陈代谢的关键化学反应，这是生物体用来将燃料（如阳光或食物）转化为能量的过程。地球上的第一个生命形式是否用今天的生物体所使用的相同化学反应来创造能量？

回答这个问题的第一步是找出这些反应在早期地球上是否有可能发生。在生物体中，这种反应只在膜（如生物细胞的保护墙）内发生，这只是一个原因，即这些反应是否--以及如何--在生命形成之前就已经发生，是一个开放性的问题。

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在JPL的起源和可居住性实验室，研究人员使用一个密封室来进行无氧实验，以努力复制早期地球的化学。左起为实验室共同负责人Laurie Barge和研究人员Jessica Weber和Laura Rodriguez。资料来源：NASA/JPL-Caltech

该实验室的工作属于一个被称为天体生物学的学科：研究宇宙中生命的起源、进化、分布和未来。这些线索都联系在一起，因此试图了解地球上的生命是如何形成的，也可以帮助科学家在其他地方寻找生命。事实上，在另一项研究中，该实验室团队研究了了解地球上的生命起源也能帮助科学家解释可能在另一个星球或月球上发现的有机分子（地球上生物的化学基础）的外观。

但是模拟生命出现之前在地球上发现的条件并不是一件容易的事。让时间倒流意味着要考虑到生命是如何改变我们的星球的。

地球上基本上没有任何地方不被某种形式的生命所占据。在海底、滚烫的间歇泉以及专门用于清除这些生物的房间里都可以找到微生物。

生命形式也改变了我们星球的化学性质。试图在实验室中创造前生命条件的最大挑战之一是处理氧气的存在。在生命出现之前，地球的大气层中基本上没有氧气，但现在它无处不在，因为许多生命形式产生了氧气。因此，实验室的所有生命起源实验都必须在一个密闭的盒子里进行，并有一个气闸用于放进或取出物品。除了装有化学品的试管外，用于分析这些化学品的任何仪器都必须装在箱子里，因此，有一些实验小组不能在这种环境下进行。

此外，每次只有一个人可以在盒子里工作，戴着厚厚的橡胶手套在容器的侧面移动东西或使用设备。过滤器（需要定期清洗）还需要捕获杂散的氧原子。即使是水也要经过一个漫长的过程来去除氧气。

"科学是关于重复的，"JPL研究科学家Laurie Barge说，她是起源和可居住性实验室的共同负责人。"我们想一次又一次地做实验，而当你必须花这么多时间确保没有哪怕一丁点的氧气爬进你的试管时，这很难做到。"

巴杰和她的团队花了几个月的时间来证明，在这些早期地球条件下，涉及现代新陈代谢的一个化学反应可以发生。他们计划继续尝试模拟新陈代谢过程中的每一个步骤，并且在某些时候，他们可能会发现一个特定的反应只能在像膜这样的保护结构内发生。这可能有助于缩小膜在生命出现过程中成为必要条件的时间范围--这是对过去的一瞥。

还有一种方法，科学家可以了解发生在地球上的化学反应，并有可能为地球上的生命搭建舞台。通过研究一个与早期地球上发现的原始成分大致相同的行星或月球。研究地点可以是我们太阳系中的一颗无生命的卫星，或者是另一颗恒星周围的行星。然后，Barge和她的同事们可以在一个不受限于手套箱大小的环境中测试他们正在研究的想法。

领导新陈代谢工作的JPL起源和可居住性实验室的研究科学家杰西卡-韦伯说："用另一个世界的结果来验证和检查我们实验室的一些结果将是非常有趣的。找到这样的环境将帮助我们在实验室实验中更好地重现早期地球，这将使我们更接近于回答关于我们自己星球上的生命和可能在其他星球上的生命的一些重大问题。"

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