精確化學條件決定地球生命起源：蘇黎世聯邦理工學院揭示早期地函氧含量的關鍵作用

蘇黎世聯邦理工學院（ETH Zurich）的一項最新研究，精確定義了地球生命起源（自然發生論）所需的極其嚴苛之化學參數。這項發表於《自然·天文學》（Nature Astronomy）期刊的學術成果指出，生命誕生僅憑液態水和適宜溫度是遠遠不夠的；在約 46 億年前地球形成的早期階段，地函中精確的氧氣濃度發揮了決定性的關鍵作用。

由 NOMIS–ETH 研究員克雷格·沃爾頓（Craig Walton）與蘇黎世聯邦理工學院地球化學與岩石學研究所的瑪麗亞·荀巴赫勒（Maria Schönbachler）教授所領導的團隊，透過電腦模擬證實，維持生命至關重要的元素——如構成 DNA、RNA 及細胞能量核心的磷，以及合成蛋白質必不可少的氮——在地函中的留存情況，對於核心形成時期的氧氣水平極其敏感。沃爾頓與荀巴赫勒得出結論，地球是在一個獨特的化學「金髮姑娘區」（Goldilocks zone）中形成的。

模擬結果顯示，若當時的氧氣含量略高，氮氣將會散逸至外太空；反之，若氧氣水平過低，磷則會被鎖在行星核心中，導致生物化學過程無法取得這些必要元素。荀巴赫勒教授的研究範疇涵蓋了對「隼鳥2號」（Hayabusa2）與「歐西里斯號」（OSIRIS-REx）任務樣本的精密分析，她特別強調了這些地球化學條件的重要性。這些發現對那些在其他標準下看似宜居的行星（例如火星）提出了質疑，因為火星被認為是在此狹窄化學範圍之外形成的。

這項研究將天文生物學的焦點，從傳統的尋找液態水轉向了更為細緻的化學過濾機制，即與早期行星氧化作用相關的條件。雖然早期的生命起源理論假設大氣處於還原狀態且游離氧含量極低，但這項新研究指出，在核心吸積的關鍵時刻，需要一個精確平衡的中間氧氣水平。沃爾頓強調，地球具備支持生命的能力，本質上是「化學運氣」所造就的罕見結果。

研究結論建議，在搜尋外星生命時，科學界不僅應關注水的存在，還應考量母恆星的化學組成，因為這會直接影響行星形成時的化學性質。這為蘇黎世聯邦理工學院領導的 NCCR「Genesis」等項目開闢了新方向，該計畫旨在整合地球科學、化學與生物學，以解答生命起源的根本問題。總之，生命的出現不僅需要基礎的建築材料，還需要這些材料以可利用的形式保存在行星地函中，而這無疑是一種極其罕見的地球化學巧合。