点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:星际中复杂有机分子形成机制发现
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

星际中复杂有机分子形成机制发现

来源:科技日报2021-07-09 10:19

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  近日,德国马克斯普朗克天文学研究所生命起源实验室负责人何佼博士团队首次发现,星际尘埃表面一氧化碳冰的结晶相变对宇宙中复杂分子的形成具有重要意义。这一发现可能为宇宙中生命起源之谜提供新线索。相关成果发表在《天体物理学杂志快报》上。

  生命起源一直是科学界的重大未解之谜。过去几十年里,天文学家在太空的星际云中发现了众多有机分子,其中的复杂有机分子可能随着陨石、彗星等落到地球上,成为地球生命形成的基础。要解开生命起源这一重大谜题,首先要解释一个关键问题:这些启动地球生命的重要有机分子,是如何在分子云稀薄且低温的环境中形成的?

  恒星之间的分子云密度非常低,即使是最密集的地方,大气密度也仅相当于地球上大气密度的百万亿分之一。在这种条件下,普通的化学反应很难发生。上世纪六十年代,科学家们提出了一个构想:星际尘埃颗粒好像一个“微型宇宙实验室”,复杂化学反应正是在这些“宇宙实验室”里发生的。这种尘埃颗粒基于碳或硅酸盐,直径小于一微米,通常形成于冷恒星的外层或超新星爆炸。在星际分子云中,这些尘埃颗粒会在外层积聚一层冰,而这些冰层就是一个微小的“宇宙化学实验室”。

  这些冰层的厚度通常为几十个单分子层,呈洋葱状结构。“洋葱”的内层主要是水冰,以及少量的二氧化碳、氨等分子。其外层主要是一氧化碳冰,以及甲醇或甲醛等有机物。它还可能含有氢和氧原子,以及其他化学活性特别高、特别可能参与化学反应的被称为“自由基”的化合物,如羟基、甲酰基、甲氧基、羟甲基等。

  此前的实验及理论研究表明,一氧化碳冰层中这些活性物质之间的化学反应形成了许多复杂有机分子。但科学家在解释冰层里的化学反应时,碰到了一个难题:冰层温度极低(约10开尔文,即零下263摄氏度),几乎所有分子、原子和自由基都冻结成冰,嵌在一氧化碳冰中的反应物无法自由移动,也就不能聚集在一起完成化学反应。这就无法解释太空中探测到的复杂有机物是如何形成的,也和以往的冰层里复杂有机物生成相关实验研究结果相矛盾。

  为攻克这一难题,德国马克斯普朗克天文学研究所与美国雪城大学合作,设计了一系列模拟实验,在实验室中模拟致密分子云的超高真空以及极低温条件,在水冰表面覆盖一氧化碳冰层,用以研究一氧化碳冰层的结晶过程。他们发现在大约10开尔文(致密分子云的典型温度)左右时,一氧化碳冰层由非晶态(分子无序排列)变成多晶态(分子形成许多微小的晶体),在这一过程中,嵌在一氧化碳冰层里的其他分子和自由基可以在冰中移动并聚集成团,从而发生化学反应,为更复杂的化学反应铺平了道路。

  何佼博士在接受科技日报记者采访时表示:“根据这一研究,我们推断在恒星形成初期的星云环境下,大部分尘埃表面的一氧化碳都处于多晶态,结晶这一相变过程在宇宙中极为常见;与之同时发生的是各种复杂有机分子的生成。我们可以由此推断,一氧化碳结晶相变对于整个宇宙中复杂有机分子生成,乃至最终生命的出现都具有相当重要的意义。”(记者李山)

[ 责编:赵宇豪 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 习近平同俄罗斯总统普京共同会见记者

独家策划

推荐阅读
2026年亚太经合组织(APEC)贸易部长会议将于5月22日至23日在江苏省苏州市举办。苏州高新区镇湖绣娘姚琴华、岳琰创作的苏绣作品《朱荷图》《太湖一梦入姑苏》也一同展出。一根丝,在绣娘手中可以绣出江南山水;在现代工厂里,也可以进入高端面料、工业材料、绿色纤维和全球供应链。
2026-05-21 09:35
残障群体对无障碍环境建设最为敏感、利益最为攸关,但其话语权也相对较弱。不断完善相关法律体系,以充分保障残障群体在无障碍环境建设中各项权利。
2026-05-21 09:33
光,是宇宙中最神秘而又最常见的存在。从彩虹与翅膀的启示,到光子晶体与超材料的设计,人类在光学材料上的探索不断深化,实现了从“理解自然之光”向“设计与驾驭光”的飞跃。
2026-05-21 09:31
全球气候变化加剧,干旱灾害频发,正威胁世界粮食安全。
2026-05-21 09:30
2026年5月21日至23日,中国科学技术馆在河南省科学技术馆举办“全国科学家故事馆校众创展演活动”。
2026-05-21 09:27
近日,中国工程院院士、西安电子科技大学教授段宝岩率领团队自主研制的一对多动目标微波无线传能地面验证系统取得重大突破,在百米级距离实现了千瓦级的直流输出功率,直流—直流传输效率达到20.8%,波束收集效率高达88.0%。
2026-05-20 09:42
5月18日,随着“雪龙2”号凯旋,中国第42次南极考察圆满落下帷幕。
2026-05-20 09:37
逛一座馆,见证玻璃工业百年变迁。参观工业博物馆,一件件展品记录的是中国制造的发展史,是从落后到并跑、领跑的奋斗史。让我们以工业博物馆为支点,撬动工业旅游这个大市场,以工业文化涵养制造强国建设。
2026-05-20 09:34
近日,中国科学院天津工业生物技术研究所(以下简称天津工生所)糖生物合成与绿色制造攻关团队的研究成果被期刊接收。
2026-05-20 09:27
天津市河西区陈塘庄街道社区的医生向我们反馈,预警模式实现了高危人群的精准干预,社区脑卒中发病率与复发率明显下降。
2026-05-20 09:16
“雪龙2”号极地科考破冰船18日抵达上海,这标志着中国第42次南极考察圆满结束。
2026-05-19 09:54
5月18日,中国第42次南极考察圆满结束。中山大学共有4名老师参与本次任务——大气科学学院教授韩博,遥感科学与技术学院副教授梁琦、叶玉芳、王绍银。
2026-05-19 09:53
“琅琊”海洋大模型现已在国家海洋环境预报中心部署测试运行,实现实景应用。这意味着,这个从青岛走出的AI模型,开始真正为国家海洋预报工作贡献力量。
2026-05-19 09:52
打破传统学科分立格局,发挥工科见长优势,以工程需求催生基础研究、以基础研究赋能工科升级。
2026-05-19 09:50
如今,人工智能正在深刻改变着各行各业。多所大学已将人工智能通识课纳入培养方案,面向全体学生开课
2026-05-19 09:49
在5月15日发表于《细胞》的一项研究中,科学家将从菠菜中提取的光合作用系统移植到小鼠眼中,它能够将光转化为携带能量的分子,从而有效抑制炎症。新加坡国立大学的生物纳米技术专家邢阔然(音)和同事开展的这项研究受到了海蛞蝓的启发,后者能够从藻类中窃取光合作用的机制。
2026-05-18 09:19
标志着奶山羊生物育种迈入世界前列。
2026-05-18 09:14
每一针疫苗、每一瓶点滴,在进入人体前,都必须跨过一道生命红线。
2026-05-18 05:15
利用场景化教学将教室小课堂延伸向社会大课堂,让思政教育“走新”更“走心”。
2026-05-18 05:15
近年来,在应对全球气候变化、保障粮食和重要农产品稳定安全供给基础上,我国积极推进农业农村减排固碳,系统构建气候韧性农业科技战略体系,
2026-05-18 04:05
加载更多