在过去一年半的时间里，化学教授克里斯托弗·阿鲁马纳亚加(Christopher Arumainayagam)一直在试图理解一个最基本的问题:生命是如何开始的?

2016年，科学家宣布在一颗彗星上发现了最简单的氨基酸甘氨酸。这为一种叫做分子生源说的理论提供了支持，该理论认为生命的分子组成部分是从宇宙中带到地球的。Arumainayagam说:“如果你想想在数百万年里撞击地球的彗星、小行星和陨石的数量，那么你可以想象，很多这些生命起源前的分子可能被带到地球，然后可能形成了这里生命进化的基础。”

但Arumainayagam的研究集中在一个问题上，这个问题发生在分子生源说之前，即甘氨酸等益生元分子在撞击地球之前形成的那一刻。“外太空的生命分子是如何合成的?”Arumainayagam问道。

答案就在产生益生元分子的黑暗而稠密的分子云中。传统的假设认为，当光子(光的基本粒子)与分子云中的冰相互作用时，就产生了生命起源前的分子。但Arumainayagam想知道，不同的粒子，低能电子，可能会相反，或者可能是额外的，负责这些生命起源前分子的合成。

为了研究这一点，Arumainayagam和他的研究学生们依靠一种设备，在实验室里重现了这些黑暗、稠密的分子云的超低压、超低温环境。云层中尘埃颗粒周围形成的冰被水、甲醇或氨薄膜复制，这些薄膜只有100个分子厚。然后用光子或低能电子轰击这些薄膜，然后分析薄膜上留下的产物是否存在益生元分子。

通过结合红外光谱(根据分子与红外辐射的相互作用来识别分子)和质谱(根据碎片模式分析分子的身份)，Arumainayagam和他的学生研究了辐照样本的成分，发现当与这些实验室制造的宇宙冰相互作用时，电子能够产生传统上归因于光子的所有分子。

虽然这些发现为低能电子可能是那些早期生物元分子形成的原因提供了支持，但它们留下了许多悬而未决的问题。如果光子和低能电子都为生命的存在埋下了种子，那么我们的存在要归功于哪一种粒子呢?

对于在Arumainayagam实验室工作的学生来说，这些挥之不去的问题让他们有了一段令人谦卑的研究经历。“我意识到研究有多么重要……以为你掌握了一些东西，然后意识到你没有。这真的很有趣。这是一个挑战，”23岁的塔利亚·奥谢说。

对于Arumainayagam来说，这个项目使他能够在一个对他来说陌生的科学领域做出贡献。“十年前，我对天体化学一无所知。我甚至不知道有这样一个领域存在，”他说。

然而，Arumainayagam一直对天文学很感兴趣，据他回忆，七八年前，他开始对天体的化学产生兴趣(这也是他在韦尔斯利学院教授的一门课程的名字)。当2020年大流行来袭，他的实验室被迫关闭时，阿鲁马纳亚加姆决定将注意力转移到关于人类生命起源的一些迫切的理论、计算和天体物理学问题上。

但事实证明，即使是像Arumainayagam这样经验丰富的科学家，进入一个新的科学领域也很困难。“其中涉及的物理问题非常具有挑战性。尽管我有化学和物理的本科学位和化学物理的研究生学位，我还是要回去阅读关于带电粒子如何与物质相互作用的教科书，”他说。“我又做回了学生，学习新材料。”

Arumainayagam承认，我们可能永远不会真正知道是光子还是电子创造了那些让生物物种在地球上进化的最初的生物前分子。但这并不妨碍他尽其所能去了解我们宇宙的起源。

“自从人类诞生以来，我们一直在想，‘我们从哪里来?’”Arumainayagam说。“我想不出比回答这个问题更根本的问题了。”