在距離地球約27,000光年的銀河系中心,有一片星際介質(interstellar medium)區域,恒星系統之間的空間充滿了氣體、塵埃和輻射等物質。天文學家近期首次觀測到那個空間存在著一種離我們生活很近的分子──赤蘚酮糖(erythrulose)。那是紅桑子、奇異果等水果裡常見的天然糖分,也是美黑產品的配方成分之一。
由西班牙天體生物學中心(Centro de Astrobiología,簡稱CAB)研究員伊薩斯昆‧希門尼斯─塞拉(Izaskun Jimenez-Serra)領導的國際研究團隊,今年7月在科學期刊《自然天文學》(Nature Astronomy)上發表了研究結果,表示首次在星際空間中探測到赤蘚酮糖分子。其分子骨架由四個碳原子和四個氧原子組成,稱為四碳糖,相比家用的蔗糖,它算是結構簡單的小分子糖。這個發現揭示了銀河系中心的分子雲中,存在複雜的有機分子,對研究生命起源提供了重要線索。
希門尼斯─塞拉表示,這是在星際空間中探測到的第一種醣,天文學界過往在銀河系星際空間偵測到超過340種分子,卻從未發現任何醣類。
在探討生命起源時,醣類是至關重要的生物分子,它既是人類脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(Ribonucleic Acid,簡稱RNA)的長鏈骨架組成成分,也是人類承載遺傳訊息的分子,為新陳代謝提供動力。科學家研究生命起源的一個核心問題,就是地球在原始狀態下如何形成單醣。科學家在模擬早期地球環境的實驗中,只能產生濃度不高的醣類。因此科學家假設,醣很可能是因地球這顆新生行星與彗星和小行星撞擊而輸送到來的。2019年,一個日本研究團隊在多顆原始隕石中檢出了核糖與葡萄糖。
2025年底,美國太空總署的「奥西里斯─雷克斯」任務(OSIRIS-Rex)在小行星貝努(Bennu)的岩石樣本上也發現了醣類分子。這些證據證實了過去的假設,即生命基石很可能是先在星際物質中形成,才隨著隕石降落地球。
要在浩瀚太空中尋找特定分子,過程非常複雜,科學家用的是「旋轉光譜」(Rotational Spectroscopy)方法。由於每種分子都有獨一無二的光譜特徵,科學家利用氣態分子在不同轉動之間產生的微波或遠紅外線波段,先在實驗室精確測量到波長模式,再與觀測到的數據對比,了解到該天體的化學成分。
但醣類分子極不穩定,且容易吸收水分,很難在實驗室中轉化為氣態,進行光譜測量,這成為了長久以來的觀測瓶頸。直到2022年,西班牙巴斯克大學(University of the Basque Country)的研究團隊借助超快激光汽化技術(ultrafast laser vaporization),在氣相狀態下測得了赤蘚酮糖的轉動光譜,他們隨後將結果與希門尼斯─塞拉分享。
希門尼斯─塞拉這份珍貴的光譜動用了西班牙國家地理學院(IGN)馬德里北部的耶貝斯天文台(Yebes)和射頻天文研究所(Institute for Radio Astronomy,簡稱IRAM)兩座大型射電望遠鏡,在含有化學物物質的G+0.693-0.027雲團中,辨識出多條無重疊的發射譜線,證實了赤蘚酮糖存在。
研究團隊推算,在距今約41至39億年前的「後期重轟炸期」時期,大量攜帶有機物的隕石撞擊早期地球,可能送來了高達數以萬噸計的赤蘚酮糖。這些經歷了漫長星際旅行的分子在溫暖的地球水體中轉化,最終成為生命密碼的第一條線索。
曾在貝努小行星上發現糖分的日本東北大學教授古川善博(Yoshihiro Furukawa)說:「我們一直在等待這樣切實的探測結果,在星際物質中形成的醣類物質可以通過彗星塵埃抵達地球及其他行星……如果行星的環境能夠利用這些分子構建生命,那麼這種物質供應或許曾協助生命誕生,儘管這過程的具體機制尚不明確。」
希門尼斯─塞拉在取得這項令人欣喜的進展後,下一步將繼續探索星際空間是否存在更大的糖分子。













