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远离恒星或行星的 "暗化学 "创造了生命的基石

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科学家们在实验室模拟使用天体化学模型来验证中除了需要恒星辐射才能形成甘氨酸之外的甘氨酸形成途径。

  

  新的研究表明,在远离恒星和行星的恶劣星际环境中,形成了至少一种构建生命的成分分子,这种分子来自生命起源之前的。

  氨基酸甘氨酸——最简单的氨基酸,需要通过恒星的辐照才能形成,没有它,生命就无法存在。但新的实验室实验表明,它可以通过熟知的"暗化学 "方式形成,即在没有能量辐照的情况下发生。

  

  (图解:科学家称在一颗陨石中发现了第一个已知的地外蛋白质,图源:sciencealert)

  甘氨酸已经在一些有趣的地方被检测到。例如,它可能出现在一块陨石和金星的大气中。

  

  (图解:金星的大气层中含有一种蛋白质成分。图源:sciencealert)

  有趣的是,它存在于67P/丘留莫夫-格拉西缅科彗星的大气层中,暗示该分子可能独立于太阳或行星而形成。

  但实验室实验数据和建模曾表明在恒星形成后期,当星际冰(冻结成固态的水)沐浴在紫外线、宇宙射线、热射线、X射线中时,就会形成甘氨酸。

  

  在足够高的能量下,辐射可以破坏氨基酸,因此来自英国伦敦玛丽皇后大学的天体化学家Sergio Ioppolo领导的天文学家团队开始研究是否有其他的方式形成了该分子。

  值得高兴的是,他们发现了一个。

  "在实验室里,"Ioppolo说,"我们能够模拟暗星际云中的条件,例如寒冷的尘埃粒子被薄冰所覆盖,通过原子冲击,这个过程导致了前质物质破碎,从而使反应中的中间物质重新组合。"

  研究从甘氨酸的一种胺类前体开始,也称甲胺。

  

  尽管我们没有证据证明星际介质中存在甘氨酸,但天文学家已经发现了甲胺,并且在67P/C-G彗星上也发现了甲胺。在一组独立的实验中,研究人员表明,甲胺可以在非能量的星际条件下形成。

  接下来,研究人员通过使用富含甲胺的冰来确定甘氨酸是否能在类似条件下形成。

  

  他们将富含甲胺的冰以气体的形式存入一个名为SURFRESIDE2的超高真空系统中,该系统被冷却到13开尔文(-260摄氏度,或-436华氏度)的星际温度,以便形成冰。该系统是专门为研究星际空间的表面反应而设计的。

  研究人员发现,在这个过程中,冰的成分是必不可少的,因为冰中的化学反应确实导致了甘氨酸的形成。

  

  接下来,研究人员通过使用天体化学模型来验证了他们的发现。他们将在短短一天时间内获得的实验结果,并推断出宇宙过程可以延伸数百万年的时间。他们发现,只要有足够的时间,甘氨酸能够在星际空间中形成,即使数量不多,但意义重大。

  在冰冷的太空真空环境中,这些分子不太可能向生命持续发展。

  

  这项研究确实意味着,甘氨酸和甲胺可以在恒星形成(以及随后的行星形成)之前在太空中就形成。这反过来又意味着,那里有许多潜在的生命起源之前的分子物质被困在冰中,他们被积聚在陨石、彗星、行星中,最终形成行星。

  "一旦形成,甘氨酸还可以成为其他复杂有机分子的前体,"Ioppolo说。

  "按照同样的机制,在原则上,其他功能的基团可以添加到甘氨酸骨架上,从而形成其他氨基酸。如太空暗云中的丙氨酸和丝氨酸。最终,这种富含有机物的分子库被包含在天体中,比如彗星,并将分子传递给更年轻的行星,就像我们的地球和许多其他行星所发生的那样。"

  

  作者: MICHELLE STARR

  FY:秋白

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