遠(yuǎn)離恒星或行星的 "暗化學(xué) "創(chuàng)造了生命的基石
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? 科學(xué)家們在實(shí)驗(yàn)室模擬使用天體化學(xué)模型來驗(yàn)證中除了需要恒星輻射才能形成甘氨酸之外的甘氨酸形成途徑。
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新的研究表明,在遠(yuǎn)離恒星和行星的惡劣星際環(huán)境中,形成了至少一種構(gòu)建生命的成分分子,這種分子來自生命起源之前的。
氨基酸甘氨酸——最簡單的氨基酸,需要通過恒星的輻照才能形成,沒有它,生命就無法存在。但新的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)表明,它可以通過熟知的"暗化學(xué) "方式形成,即在沒有能量輻照的情況下發(fā)生。
(圖解:科學(xué)家稱在一顆隕石中發(fā)現(xiàn)了第一個已知的地外蛋白質(zhì),圖源:sciencealert)
甘氨酸已經(jīng)在一些有趣的地方被檢測到。例如,它可能出現(xiàn)在一塊隕石和金星的大氣中。
(圖解:金星的大氣層中含有一種蛋白質(zhì)成分。圖源:sciencealert)
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有趣的是,它存在于67P/丘留莫夫-格拉西緬科彗星的大氣層中,暗示該分子可能獨(dú)立于太陽或行星而形成。
但實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和建模曾表明在恒星形成后期,當(dāng)星際冰(凍結(jié)成固態(tài)的水)沐浴在紫外線、宇宙射線、熱射線、X射線中時,就會形成甘氨酸。
在足夠高的能量下,輻射可以破壞氨基酸,因此來自英國倫敦瑪麗皇后大學(xué)的天體化學(xué)家Sergio Ioppolo領(lǐng)導(dǎo)的天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)開始研究是否有其他的方式形成了該分子。
值得高興的是,他們發(fā)現(xiàn)了一個。
"在實(shí)驗(yàn)室里,"Ioppolo說,"我們能夠模擬暗星際云中的條件,例如寒冷的塵埃粒子被薄冰所覆蓋,通過原子沖擊,這個過程導(dǎo)致了前質(zhì)物質(zhì)破碎,從而使反應(yīng)中的中間物質(zhì)重新組合。"
研究從甘氨酸的一種胺類前體開始,也稱甲胺。
盡管我們沒有證據(jù)證明星際介質(zhì)中存在甘氨酸,但天文學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了甲胺,并且在67P/C-G彗星上也發(fā)現(xiàn)了甲胺。在一組獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)中,研究人員表明,甲胺可以在非能量的星際條件下形成。
接下來,研究人員通過使用富含甲胺的冰來確定甘氨酸是否能在類似條件下形成。
他們將富含甲胺的冰以氣體的形式存入一個名為SURFRESIDE2的超高真空系統(tǒng)中,該系統(tǒng)被冷卻到13開爾文(-260攝氏度,或-436華氏度)的星際溫度,以便形成冰。該系統(tǒng)是專門為研究星際空間的表面反應(yīng)而設(shè)計(jì)的。
研究人員發(fā)現(xiàn),在這個過程中,冰的成分是必不可少的,因?yàn)楸械幕瘜W(xué)反應(yīng)確實(shí)導(dǎo)致了甘氨酸的形成。
接下來,研究人員通過使用天體化學(xué)模型來驗(yàn)證了他們的發(fā)現(xiàn)。他們將在短短一天時間內(nèi)獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,并推斷出宇宙過程可以延伸數(shù)百萬年的時間。他們發(fā)現(xiàn),只要有足夠的時間,甘氨酸能夠在星際空間中形成,即使數(shù)量不多,但意義重大。
在冰冷的太空真空環(huán)境中,這些分子不太可能向生命持續(xù)發(fā)展。
這項(xiàng)研究確實(shí)意味著,甘氨酸和甲胺可以在恒星形成(以及隨后的行星形成)之前在太空中就形成。這反過來又意味著,那里有許多潛在的生命起源之前的分子物質(zhì)被困在冰中,他們被積聚在隕石、彗星、行星中,最終形成行星。
"一旦形成,甘氨酸還可以成為其他復(fù)雜有機(jī)分子的前體,"Ioppolo說。
"按照同樣的機(jī)制,在原則上,其他功能的基團(tuán)可以添加到甘氨酸骨架上,從而形成其他氨基酸。如太空暗云中的丙氨酸和絲氨酸。最終,這種富含有機(jī)物的分子庫被包含在天體中,比如彗星,并將分子傳遞給更年輕的行星,就像我們的地球和許多其他行星所發(fā)生的那樣。"
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作者: MICHELLE STARR
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FY:秋白
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