生命之源——陨星中的富碳分子

[ 录入者:zhoumeichun | 时间:2008-10-02 14:09:09 | 作者: | 来源: | 浏览:3382次 ]

原文标题:NASA Identifies Carbon-rich Molecules in Meteors as the 'Origin of Life'

作者:Ruth Dasso Marlaire   原文来自:NASA Ames Research Center   Posted: 2008. 9. 24

编译:Melipal   审校:Linq (编译版权所有,文章有删节,未经许可请勿转载。)

每天,都有数以吨计(甚至数以十吨计)的 含碳分子随着尘埃颗粒与陨星 落向地球。对于天文学家来说,陨石尤其珍贵,这是由于它们的 碳分子含量相对较高,可以在实验室中方便地分析。在过去的 几年间,研究者注意到,陨石所含的 大多数碳是以多环芳香烃(PAH)分子的 形式存在,这是一类非常稳定的 成分,也是残存者。

PAH是宇宙中最为常见的 富碳化合物。从远方的 星 系 到碳烤牛肉饼到发动机烟灰的 一切事物中都可以找到它们。当最初次形成或是在宇宙中发现时,其结构类似于铁丝网的 片段,是连接在一起的 六角形环状物。但在陨石中,芳香环携带了额外的 氢或氧原子。

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这些名为醌的 分子对于“生命起源”或是行星 的 可居住性来说,有着潜在的 重要性。(图片提供:NASA / Jenny Motar)

来自加州Moffett Field的 NASA艾姆斯研究中心的 科学家在实验室中进行了实验,来解释陨石中的 烃吸引额外的 氢氧原子的 过程。它们与被《科学》杂志早年刊登的 一篇论文(McKay等人1996年)视为外星 微生物踪迹的 分子非常类似。

NASA艾姆斯中心的 太空科学家Max Bernstein说:“我们的 发现非常重要,因为这是首次解释了陨石中的 富碳分子。它们与组成生物的 分子类似。”

这一发现完成后,他们的 工作被视为非常重要,足以获奖。Bernstein与艾姆斯的 同事Scott Sanford及Louis Allamandola于1999年在《科学》杂志上发表的 论文获得了NASA艾姆斯研究中心2008年的 H. Julian Allen奖。

一篇科学论文需要等待很长时间才能获奖。

Bernstein解释说:“作为科学家,我们喜欢为事物定量。科研论文是根据其他科研论文对其的 引用次数来评价的 。其他科学家需要说,没有你的 文章,我就无法写成我的 论文。一般这一过程需要几年时间。”

这些富碳分子是由濒死的 富碳红巨星 产生的 。当最初形成的 时候,天文学家观测到它们以普通PAH的 形式存在。但在几十亿年以后,在陨石中发现它们的 时候,一般都会附加带有氧或重氢。(重氢原子中含有一个额外的 中子,名为氘同位素。)科学家说,一些东西改变了它们。

为了研究含碳化合物分子的 变化过程,艾姆斯天体化学实验室让水冰中的 PAH暴露在类似太空的 紫外辐射中。科学家再现了高度真空、极低温度(零下340华氏度)以及猛烈的 辐射等环境条件。当温度达到极低后,开始让PAH暴露在紫外线辐射下,分子发生了变化。这一实验成功地产出了陨星 中发现的 含碳化合物。科学家第一次展示了氢与氘即重氢的 交换。

Bernstein说:“这表明,为了让这些分子发生改变,你需要水冰以及辐射。”

艾姆斯的 研究小组利用红外光谱证明,实验室制备的 烃分子与陨石中以及望远镜观测所见的 相同。科学家观察了不锈钢容器中进行的 化学反应。实验室样本反射的 红外光与天文学家在望远镜中所见的 烃相同。由于使用的 技术一样,结果可以直接进行比较。Sandford说:“我们在实验室中复制的 分子与从望远镜中见到的 一样。”

当分子尺度的 实验室样本获得后,被运送到了斯坦福大学Richard Zare的 实验室,这里的 研究人员为单个分子称重。结果表明,辐射改变了冰,生产出了新的 分子。

这些分子的 名字叫做醌,受到了太空生物学界的 相当关注,这是因为对于所有的 生命形式来说,它们是很普遍的 。对于“生命的 起源”或者行星 的 可居住性来说,醌也可能是非常重要的 。行星 是如何变得可居住的 呢?

艾姆斯天体化学实验室的 建立者Allamandola说:“是来自太空的 分子协助地球变成了如今这样适合居住的 地方。”

Bernstein说:“我们的 发现是新颖的 ,因为我们展示了这类分子的 形成渠道。人们已经知道,陨星 中存在这样的 分子,并且被带到行星 上来。”

“现在我们知道了,为什么类似生物的 含碳化合物大量落向地球与其他行星 。了解这点会帮助我们将这些分子与生物产出区分开来,寻找其他世界上的 生命。”

更多信息请阅读:Max P. Bernstein、Scott A. Sanford、Louis Allamandola、J. Seb Gillette、Simon J. Clemett与Richard N. Zare的 《冰中多环芳香烃的 紫外照射:乙醇、醌与醚的 生成》,《科学》杂志第283卷(1999年),1135至1138页。(论文请点击

David S. McKay等人《寻找火星 过往的 生命:火星 陨石ALH84001中可能的 生物活动遗迹》,《科学》杂志第273卷(1996年),924至930页。(摘要请点击

关于NASA与艾姆斯天体化学实验室的 更多信息请访问:http://www.nasa.gov/http://www.astrochem.org/

(全文完)

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责任编辑:zhoumeichun

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