假設地球上的生命演化自一份豐盛的佐以有機太空塵埃的宇宙原始湯中,那我們不禁要問這種可以孕育生命的有機分子是如何首先産生的呢。現在,一項試驗使我們對這個問題有了新的思路。
美國勞倫斯伯克利國家實驗室的研究人員證明了兩個相對簡單的碳分子是如何在恒星周圍結合并形成環狀化合物——多環芳烴(PAHs)的。
正是這些小小的蜂窩狀結構使得簡單的碳氫化合物鍊躍升成為可能會與核酸和蛋白質相關聯的更加複雜的結構塊。
太空中布滿了多環芳烴這類物質,事實上,銀河系中多達20%的碳都是鎖定在多環芳烴中的。
它具備可以構建更大有機物質所需的所有組分,包括3D球形結構,例如布基球。
生命是否真的起源于這種有機分子這個問題依然充滿争議,這些有趣的小結構塊是如何形成的也尚未有定論。
幸運的是,化學家對此有很多想法,有些假設可以很好地解釋某些種類的PAH的形成,但其餘種類的PAH他們卻很難解釋,更不用說去解釋我們在星際介質中看到的大量的有機物質。
一種假設表明,一些具有未配對電子的短壽命碳--被稱為自由基的分子,可能會在某種特定環境下發生碰撞,從而以很高的速度構建出特定環狀結構。
這确實是個很好的思路,但是要想找到支持這種理論的确鑿依據卻十分具有挑戰性。
伯克利實驗室化學科學部的化學家穆沙希德·艾哈邁德(Musahid Ahmed)說:“人們曾經想過在高溫下進行實驗測量,但從未嘗試過。”
為了驗證這一假設,研究人員把實驗環境溫度加熱到大約1,150攝氏度(大約2105華氏度),将單環碳原子團的1-茚基引入了甲基自由基。
然後,用一種反射式飛行時間質譜儀測量以高速噴射出反應堆的射流,發現形成了一種基本的PAH,隻有十個碳原子連接成的一對環狀結構,稱為萘。
對我們大多數人來說,就是這種物質使得蛾子臭氣撲鼻。對化學家來說,這是一些很酷的星際間化學的潛在起點。
夏威夷大學化學家拉爾夫·凱澤(Ralf I. Kaiser)說:“幾十年來,人們一直猜想在燃燒的火焰中和宇宙深處的自由基與自由基反應可能會形成芳香結構,但沒有太多的證據支持這一假說。”
這說明,類似上述實驗的概念證明是在從碳形成的基本物理原理走向生命化學興起的道路上邁了重要一步。
重要的是,它并不一定要反駁其他可以解釋PAHs形成的模型。早前,相同的研究小組已經确定了許多值得進一步調查的途徑。
艾哈邁德說:“可能是上述所有原因,所以它不僅僅是一種形成方式。我認為這就是使研究變得有趣的原因。”
了解生命的恒星起源當然吸引着我們的興趣,但是,小碳環的形成也對地球上的生命健康産生巨大的影響。
從汽車發動機中的碳氫化合物燃料和潤滑劑的燃燒到家庭燒烤中的培根滋滋作響,我們附近的環境中也生成了大量的PAH。
不幸的是,對于炭火烤肉的愛好者來說,PAH對我們的健康非常有害,會導緻各種嚴重的健康問題,包括癌症。
因此了解更多PAHs産生的方式,也有助于我們找到方法來限制它們的生成。
參考資料1.WJ百科全書
2.天文學名詞
3. 秋聲- sciencealert- MIKE MCRAE
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