在实验室模拟太阳系边缘甚至更遥远空间中冰粒表面有机质的生成和行为模式

研究人员正在实验室中模拟太阳系边缘甚至更遥远空间中冰粒表面有机质的生成和行为模式。这张图像的右侧栏所能展示的是喷气推进实验室的实验设备，而左侧栏所展示的则是一副艺术想象图，展示的是一个年轻的恒星周围围绕运行的原始行星尘埃盘

据物理学家组织网站报道，美国宇航局加州喷气推进实验室(JPL)的科学家们正尝试在冰冻的实验室环境下创造出一些有机混合物，或者说碳基分子，随后用激光对其进行轰击。他们这样做的目的是加深我们对于地球上生命起源的认识。

在一份近期发表在《天体物理学通报》上的文章里，研究小组提供了对太阳系低温环境下冰粒表面上发生的有机化学过程，以及发生在恒星际空间更低温环境下的同类过程。科学家们认为构成生命的基本组成物质，包括水和有机质，最初都是从这些孤立的冰粒开始的。这些水冰和有机质一开始可能附着于彗星和小行星表面，随后坠落地球，从而将“前生物”物质带到地球，这些物质最终将演化成为生命。从冰冻有机质到黏菌之间的转变所需复杂的过程，目前的认识尚不清晰，但是此次这一发现将有助于阐释这一过程是如何进行的。实验室中进行的试验已经显示有机质可以在保持冰冻的情况下开启向“前生物”阶段转变的过程。

喷气推进实验室的莫西·古德帕提(Murthy Gudipati)是这项最新研究的论文第一作者，他说：“生命演化所需的最早期步骤可能开始于宇宙中最寒冷的区域。我们对于目睹在我们实验室中如此低温的环境下，在冰粒表面发生的有机化学过程感到惊讶。”在这一实验中被研究的有机质被称为“多环芳香烃”(PAHs)。这种富含碳的分子在地球上通常是燃烧过程的产物，比如在烧烤箱里，在蜡烛煤灰中，甚至是在汽车的尾气中都可以找到它们的踪迹。科学家们还在彗星，小行星和更多更遥远的天体上发现了这种物质的踪迹。

美国宇航局的斯皮策空间望远镜在围绕恒星存在的行星盘中，在恒星际空间以及遥远的星系内部都探测到了多环芳香烃物质的信号。莫西和他的同事，同样来自喷气推进实验室的杨瑞(Rui Yang，音译)是实验室中模拟宇宙中的极低温环境并观察多环芳香烃物质分子的反应，在这一实验中，他们所设定的温度值低至5K，即-268摄氏度。

首先，他们使用紫外辐射轰击这些粒子，模拟宇宙中来自恒星的紫外光辐射。随后，为了确定此间产生化学反应所生成的产物类型，他们使用了一种名为“基质辅助激光解吸电离”(MALDI)的激光系统，这种系统可以使用红外和紫外激光照射冰粒。

检验的结果显示这些多环芳香烃物质已经发生了变化：它们的结构中吸收进了氢原子，并失去了它们原先环状的原子键，从而形成了一种更加复杂的有机质。根据古德帕提的说法，这一变化正是一种有机质最终转变为氨基酸或核酸的过程中所需要经历的，前者是蛋白质的基本片段，后者则含有DNA物质。他说：“多环芳香烃是具有很高耐性，很牢固的分子结构，因此当我们发现它们在如此低温环境中发生这样的化学变化让我们非常惊讶。”这项研究的另外一个意外收获便是，它或许可以解释为何迄今都没有能在宇宙中的冰粒表面发现多环芳香烃物质。

尽管这种结构牢固的有机质在宇宙中的气体和高温尘埃中是普遍存在的，科学家们一直很疑惑为何在冰物质中探测不到这种物质的踪迹。而现在的这项研究则证明了，多环芳香烃物质一旦附着于冰粒表面，将会最终转化为其它类型的复杂有机质，这就解释了它们在这一部分的缺失。然而，尽管这项研究告诉我们一个可能性，那就是生命最初的历程可能从宇宙中最寒冷区域便已经开始了，但是新的问题也接踵而至：这种过程在太阳系之外的其它地方也同样发生吗？研究人员们暂时还无法给出答案，但是类似这样的研究正不断推动着我们对于地外生命现象搜寻的努力。

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