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Allbet:星际中庞大有机分子形成机制发现

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科技日报柏林7月7日电 (记者李山)克日,德国马克斯普朗克天文学研究所生命起源实验室认真人何佼博士团队首次发现,星际灰尘外面一氧化碳冰的结晶相变对宇宙中庞大分子的形成具有主要意义。这一发现可能为宇宙中生命起源之谜提供新线索。相关功效揭晓在《天体物理学杂志快报》上。

生命起源一直是科学界的重大未解之谜。已往几十年里,天文学家在太空的星际云中发现了众多有机分子,其中的庞大有机分子可能随着陨石、彗星等落到地球上,成为地球生命形成的基础。要解开生命起源这一重大谜题,首先要注释一个要害问题:这些启动地球生命的主要有机分子,是若何在分子云稀薄且低温的环境中形成的?

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恒星之间的分子云密度异常低,纵然是最麋集的地方,大气密度也仅相当于地球上大气密度的百万亿分之一。在这种条件下,通俗的化学反映很难发生。上世纪六十年月,科学家们提出了一个构想:星际灰尘颗粒似乎一个“微型宇宙实验室”,庞大化学反映正是在这些“宇宙实验室”里发生的。这种灰尘颗粒基于碳或硅酸盐,直径小于一微米,通常形成于冷恒星的外层或超新星爆炸。在星际分子云中,这些灰尘颗粒会在外层蕴蓄一层冰,而这些冰层就是一个细小的“宇宙化学实验室”。

这些冰层的厚度通常为几十个单分子层,呈洋葱状结构。“洋葱”的内层主要是水冰,以及少量的二氧化碳、氨平分子。其外层主要是一氧化碳冰,以及甲醇或甲醛等有机物。它还可能含有氢和氧原子,以及其他化学活性稀奇高、稀奇可能介入化学反映的被称为“自由基”的化合物,如羟基、甲酰基、甲氧基、羟甲基等。

此前的实验及理论研究解释,一氧化碳冰层中这些活性物质之间的化学反映形成了许多庞大有机分子。但科学家在注释冰层里的化学反映时,碰着了一个难题:冰层温度极低(约10开尔文,即零下263摄氏度),险些所有分子、原子和自由基都冻结成冰,嵌在一氧化碳冰中的反映物无法自由移动,也就不能群集在一起完成化学反映。这就无法注释太空中探测到的庞大有机物是若何形成的,也和以往的冰层里庞大有机物天生相关实验研究效果相矛盾。

为攻克这一难题,德国马克斯普朗克天文学研究所与美国雪城大学互助,设计了一系列模拟实验,在实验室中模拟致密分子云的超高真空以及极低温条件,在水冰外面笼罩一氧化碳冰层,用以研究一氧化碳冰层的结晶历程。他们发现在约莫10开尔文(致密分子云的典型温度)左右时,一氧化碳冰层由非晶态(分子无序排列)酿成多晶态(分子形成许多细小的晶体),在这一历程中,嵌在一氧化碳冰层里的其他分子和自由基可以在冰中移动并群集成团,从而发生化学反映,为更庞大的化学反映铺平了蹊径。

何佼博士在接受科技日报记者采访时示意:“凭证这一研究,我们推断在恒星形成初期的星云环境下,大部门灰尘外面的一氧化碳都处于多晶态,结晶这一相变历程在宇宙中极为常见;与之同时发生的是种种庞大有机分子的天生。我们可以由此推断,一氧化碳结晶相变对于整个宇宙中庞大有机分子天生,甚至最终生命的泛起都具有相当主要的意义。”

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