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陨石中的聚合物提供早期太阳系线索 揭示太空化学

陨石中的聚合物提供早期太阳系线索 揭示太空化学
2021-07-07 09:55:31 来源:cnBeta

据外媒报道,一组来自最古老陨石类别CV3类型“成员”的聚合物,揭示了早在125亿年前的太空化学。 许多陨石是来自小行星的小碎片,在它们存在的任何时候都没有经历过高温。正因为如此,这些陨石为我们的太阳系在45.7亿年前形成时或之前存在的复杂化学成分提供了良好的记录。

由于这个原因,研究人员对陨石中的单个氨基酸进行了研究,这些氨基酸种类丰富,其中许多是现今的生物体中没有的。

在AIP出版社出版的《流体物理学》中,来自哈佛大学的研究人员显示,在最古老的陨石类--CV3型的几个“成员”中,存在着一组系统的氨基酸聚合物。这些聚合物形成了有组织的结构,包括结晶的纳米管和规则的钻石对称性的空间填充晶格,其密度估计是水的1/30。

作者Julie McGeoch说:“因为形成我们的聚合物所需的元素早在125亿年前就存在了,而且似乎有一条形成它们的气相路线,所以这种化学有可能在整个宇宙中都存在。”

防止地球上的污染是研究人员的首要任务。他们设计了一种洁净室方法,使用带有真空钎焊金刚石钻头的清洁步进电机,在仅从孔底部取出新蚀刻的材料之前,将几毫米推进到陨石样本中。在一次蚀刻中使用了几个钻头,所有的钻头都是用超声波清洗的。

然后研究人员将得到的微米级的陨石颗粒放在管子里,储存在零下16摄氏度。通过Folch萃取法诱导聚合物从微米级颗粒中扩散出来,这涉及到与不同密度的溶剂相关的两个化学阶段。质谱分析显示了这些聚合物的存在,它们由甘氨酸(最简单的氨基酸)链和额外的氧和铁组成。它们有一个非常高的氘氢同位素比率,证实了它们的外星来源。

这项研究的灵感来自于对一种小型的、高度保守的生物蛋白的观察,这种蛋白可以吸附水。这一发现表明,如果这种分子能够在气相空间形成,它将通过提供大量的水来帮助早期的化学。

研究人员利用量子化学表明氨基酸应该能够在分子云中聚合,保留聚合的水。随后进行了许多实验,使用陨石作为聚合物的来源,最终形成了三维结构。

展望未来,研究人员希望通过持续的X射线分析获得甘氨酸棒的更多细节。同类的其他聚合物仍有待于表征,并可能揭示出聚合物形成的能量学。

责任编辑:kj005

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