生命并非只依赖水？新研究提出大胆设想

我们都知道，水对地球上的生命至关重要。因此，科学家在宇宙中寻找其他宜居世界时，总是把目光投向那些可能拥有大量液态水的岩质行星。

但在过去的几十年间，我们对宜居世界的认识有了大幅拓展。科学家逐渐发现，使一颗行星具备生命潜力的因素，或许与水并没有直接关系。这一发现迫使我们重新追问：生命是否必须以地球的模式为蓝本？

在一项新发表于《美国国家科学院院刊》（PNAS）的研究中，一个研究团队提出了一种新的可能性：在几乎没有水的世界里，一种完全不同的液体——离子液体，也许同样能够支撑生命。

一种不同寻常的液体

离子液体被定义为一类在100℃以下处于液态的盐，通常由离子组成而非中性分子。这类特殊的液体不会像常规液体那样沸腾，而是会在气相边界发生分解。此外，它们的蒸气压极低，这意味着它们不会轻易蒸发；与此同时，它们的液态存在范围也远比水宽广，能够在多种温度与压力条件下维持稳定的液态。

目前，已知的离子液体已有数千种，它们在电化学（如电池）、工业催化、生物聚合物加工和药理学等领域应用广泛。然而，离子液体迄今主要由人工合成获得，从未被视为自然存在的物质，因此在行星科学中几乎没有被讨论。

金星云层的意外发现

研究人员对离子液体的最初研究，源于他们在金星上寻找生命迹象的工作。金星被浓厚的硫酸云层笼罩，尽管环境剧毒，但科学家推测其中可能隐藏生命痕迹。未来的金星探测任务也将对此进行验证。

在之前的研究中，研究人员探索了收集和蒸发硫酸样本的方法。原因是，如果有一项探测任务能够从金星的云层中采集到样本，研究人员就必须将硫酸蒸发掉，这样才能寻找其中残留的有机分子，进而分析生命的迹象。

他们使用了一种自制的低压系统，专门用于蒸发掉多余的硫酸，以测试硫酸与一种有机化合物——甘氨酸——混合溶液的蒸发情况。他们发现，当大部分液态硫酸蒸发后，总有一层顽固的液体残留。他们很快意识到，硫酸会与甘氨酸发生化学反应，导致氢原子发生转移。最终的产物是一种盐类的液体混合物，即离子液体。

自那之后，研究人员展开了想象：地球上的火山会产生硫酸，而小行星和其他行星体中也普遍存在有机物。如果类似的条件出现在过于炎热、气压稀薄且无法容纳液态水的系外行星上，那么离子液体是否也可能自然生成并长期存在？

当硫酸遇上有机物

在地球上，离子液体几乎从不自然出现，唯一已知的例外是在由两种敌对的蚂蚁产生的毒液混合时出现过。正因如此，研究人员希望探讨：在怎样的温度和压力条件下，离子液体能自然形成？

由含氮有机物与硫酸反应形成的离子液体，往往具有较高的黏度，以及多样的颜色和质地。（图/Rachana Agrawal）

在此前的研究中，研究人员发现，一些含氮有机化合物在浓硫酸环境中具有出乎意料的稳定性。此外，实验显示，当硫酸与含氮有机物以1:1的比例混合时，能够生成少量离子液体。

基于这一发现，在新的研究中，他们将硫酸与三十多种不同的含氮有机化合物混合，并在不同的温度和压力下进行实验，然后蒸发掉硫酸，观察是否形成离子液体。他们还尝试将这些混合物滴在玄武岩——这种岩石被认为广泛存在于许多岩质行星上——的表面。

只有在存在甘氨酸的情况下，经过硫酸作用和低压加热才会生成离子液体。左：加入甘氨酸；右：未加入。(a) 撒上甘氨酸粉末；(b) 加入热硫酸；(c) 24小时后，仅在左侧残留液体，右侧的硫酸已完全蒸发。（图/Rachana Agrawal）

结果表明，这些反应能在高达180℃且远低于地球大气压的条件下生成离子液体。甚至在玄武岩实验中，即便多余的硫酸渗入岩石的孔隙，岩石表面仍会残留少量离子液体。

重新定义宜居世界

研究人员由此推测，如果在某些比地球更温暖、缺乏水分的行星上，火山活动释放出硫酸并与有机沉积物相遇，就可能形成离子液体。这些离子液体或许能在行星表面长期存在，并在极端环境下为原始生命形态提供难得的栖息地。

未来，研究团队计划进一步探索，检验哪些生物分子和生命成分能够在离子液体中保持稳定甚至繁衍。如果这些设想得到证实，人类对“宜居世界”的定义将被大大拓展，也意味着我们对宇宙生命可能性的认识刚刚开启了全新的篇章。

#参考来源：

https://news.mit.edu/2025/planets-without-water-could-still-produce-certain-liquids-0811

https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2425520122

#图片来源：

封面图&首图：Jose-Luis Olivares, MIT