太空中的甜味發現：科學家首度在星際空間找到真正的糖分子「赤蘚酮糖」

天文學家發現了什麼？

赤蘚酮糖是一種具有手性的四碳酮糖。在地球上，它天然存在於覆盆子中，也是常見的免日曬美黑乳液成分之一。在太空中，它是在一個名為G+0.693-0.027、以其豐富分子種類著稱的分子雲中被偵測到的。該分子雲位於銀河系中心附近，距離地球約26,000光年。

這項發現之所以重要，不僅在於分子的身分，更在於其豐度。在該區域中，赤蘚酮糖的含量至少是更簡單的三碳糖（如羥乙醛）的八倍，使其成為星際空間中探測到的主要糖類物種。

如何被發現的？

研究團隊使用了西班牙兩座最靈敏的無線電望遠鏡——耶韋斯40米望遠鏡和IRAM 30米望遠鏡——對G+0.693-0.027分子雲進行了超靈敏、寬頻譜的觀測。

每個分子都有獨特的旋轉特徵，類似一種化學指紋，透過無線電望遠鏡觀察時會以特定的譜線呈現。研究人員將從雲氣中接收到的微弱無線電訊號，與實驗室測量到的赤蘚酮糖光譜進行比對，從而排除合理懷疑，確認其存在。

這次搜尋之所以能成功，歸功於多年前完成的艱鉅實驗室工作。早在2021年，巴斯克大學（UPV/EHU）的研究人員就已經確定了赤蘚酮糖的超精確分子結構，為太空中決定性的探測繪製了光譜學路線圖。

糖如何在寒冷的太空中形成？

星際空間極其寒冷且幾乎空無一物。那麼，糖分子是如何在這樣的環境中形成的呢？

根據量子化學模擬支持的領先模型，赤蘚酮糖是在冰冷的塵埃顆粒表面形成的。由宇宙射線轟擊和紫外線輻射驅動的高能過程，促使吸附在塵埃顆粒上的簡單二碳醛類和醇類發生化學反應。一旦形成，這些分子便會透過濺射作用（一種由衝擊波引起的類似噴砂的過程）釋放到氣相中。

G+0.693-0.027分子雲特別擅長這個過程。這是一個正在發生雲-雲碰撞的區域，會產生強烈的衝擊波，將分子從塵埃顆粒表面撞擊下來，使其能以可偵測的氣相豐度存在。同一個分子雲已經貢獻了超過20種星際分子的首次探測。

為什麼這對生命起源至關重要？

這項發現對生物學最深奧的謎題之一——第一個遺傳分子從何而來？——具有直接的啟示。

最廣為接受的關於生命起源的假說涉及「RNA世界」，在這個理論中，核糖核酸（RNA）在DNA演化之前同時扮演了資訊儲存和催化劑的角色。但RNA本身極為複雜。一些研究人員認為，在RNA之前存在著更簡單的遺傳系統。

赤蘚酮糖完美地契合這個圖景。這個分子可以經由化學轉化成為蘇糖（threose），一種構成**蘇糖核酸（TNA）**骨架的四碳糖——TNA被認為是一種潛在的「前RNA」遺傳物質。由於在已產出許多其他RNA前驅物（包括羥胺、羥乙醯胺和碳酸）的同一個分子雲中，檢測到含量如此之高的赤蘚酮糖，這項發現表明，大自然可以在沒有任何生物介入的情況下，製造出替代遺傳系統所需的建構材料。

將生命成分運送到早期地球

這項發現也強化了一個長期備受爭議的假說：地球是如何獲得其前生物化學庫存的。複雜的有機分子，包括遺傳前驅物所需的糖類，似乎在形成我們太陽系的物質中就已經存在。

在後期重轟炸期——大約在41億至38億年前，彗星、小行星和隕石猛烈撞擊內行星的時期——這些分子可能完好無損地被運送到早期地球，提供了一個現成的前生物化學成分供應源。在星際空間中發現真正的糖，使得這個運送假說變得更加合理。

結論

赤蘚酮糖的探測並不能證明宇宙中其他地方存在生命。但它確實證明了一類最重要的生物分子——真正的糖——可以在星際空間中自然且大量地形成。今天在G+0.693-0.027分子雲中發生的相同化學反應，很可能在46億年前，發生在孕育了我們太陽及其行星的那個分子雲中。那些糖，從一開始就在那裏了。