这是我们太阳系的插图。小行星带位于火星和木星之间，将我们的系统分为我们所称的内区和外区。(图片来源：NASA/JPL-Caltech) 据最近的研究，地球从内太阳系的小行星那里获得了一些生命的关键成分——这在很大程度上得益于太阳系中最大的行星木星。为了弄明白我们为什么会在这里，以及宇宙中是否还有其他生命，科学家们必须以一个更基本的问题开始：地球是如何获得构成生命细胞的化学物质供应的？根据莱斯大学行星科学家拉吉德普·达斯古普塔及其同事的说法，地球的磷和氮的储备这两种生命必需的化学元素，主要来源于形成于内太阳系的岩石块。而这个过程可能没有木星在小行星带外的庇护就不会发生。达斯古普塔在一份NASA新闻发布会上说：“对于我们自己的太阳系来说，木星的存在和成长历史确实在决定适居世界所需基本化学成分的分布中发挥了关键作用。” “是否可能在没有类似木星的行星的条件下估计到与地球相似的生命必需元素的预算仍然是一个待解的问题。” 木星的助攻 达斯古普塔和他的同事结合了实验室实验和计算机模拟，研究了早期太阳系中氮和磷这两种生命必需的化学元素的比例。根据我们所知，生命的基础实际上就是这两种元素；没有氮就无法合成氨基酸，而没有磷就无法构建DNA或RNA。其他元素也同样重要：碳、氢、氧和硫，但迄今为止，关于地球如何获得磷的研究关注相对较少。当科学家们调查地球是如何获取生命所需成分时，一个重要的线索是每种元素与其他元素的比例。这些比例可以形成一种指向元素原始来源的化学指纹。在本例中，观察现代地球岩石物质中磷与氮的比例能够帮助揭示地球的磷来源。在实验室中，研究人员模拟了当新形成的小行星冷却时，不同元素如何分层排序，从而导致熔融岩石结晶。他们还使用计算机模拟来构建不同类型的星体团——从围绕新生太阳旋转的尘埃碟中凝聚而成的金属和岩石块，成为潜在行星的种子，并随着早期太阳系的演化而移动——同时携带着磷和氮。(图片来源：NASA) 结果表明，现代地球中的磷和氮的比例与大约430万到420万年前在内太阳系形成的岩石小行星的比例大致相同。达斯古普塔和他的同事的模型表明，这些岩石块，作为我们太阳系第二代星体团的一部分，可能在我们的星球仍在形成的时候就将其磷和氮带到了地球。在很多情况下，地球的引力可能捕获了这些物体并将其拉入，从而将其加入到不断增长的岩石中。其他物体则因碰撞或与其他物体的近距离接触而朝着增生中的星球飞去，而木星在这一过程中发挥了关键作用。这张图像由哈勃太空望远镜拍摄的木星显示了这颗气体巨星的景象，背景为黑色。(图片来源：NASA，欧洲航天局，艾米·西蒙（NASA-GSFC），迈克尔·黄（加州大学伯克利分校）；图像处理：约瑟夫·德帕斯奎尔（STScI）) 木星比地球早形成，它巨大的引力影响塑造了物质在围绕年轻太阳的气体和尘埃盘中的流动。在木星出现之前，盘中的物质倾向于向外流动，同时携带着磷和氮的储备。然而，木星的庞大存在阻挡了大部分这种流动，使得更多的岩石、尘埃和气体被困在内太阳系中。大约430万到420万年前，第二代星体团在内太阳系中形成，而木星则扮演了主导角色，它们的磷与氮的比例比在木星轨道外的更老兄弟们要高。因此，太阳系中最大的一颗行星在分布元素方面发挥了关键作用，包括那些后续通过小行星送到地球的生命所必需的元素，这些小行星在我们星球的婴儿期撞击了地球。达斯古普塔和他的同事将他们的研究成果发表在《科学进展》期刊上。