研究:宇宙奇异非晶质冰或为生命物质保护层

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【大纪元2013年03月17日讯】美国戈达德空间飞行中心下属的宇宙冰实验室的佩里.基拉金斯(Perry Gerakines)教授领导的一个小组制成了一些具有奇异性质的冰。这些冰被制作成非常薄的薄层,其厚度甚至远远小于一粒花粉。而这些奇异的非晶质冰或为生命物质保护层。

据物理学家组织网报导,这种超薄冰层表面被认为非常适宜用于重现在空间环境中发生的关键化学反应过程。借助这一载体,科学家们几乎可以重现太阳系诞生以来在这些冰物质中曾经发生的所有反应,其中的一些或许将有助于解释生命的起源。

宇宙冰实验室的负责人瑞吉.哈德森(Reggie Hudson)说:“这可不是人们记忆中在高中里学的化学那么简单,这是在极端环境中发生的化学反应:极端的低温,强烈的辐射环境,还有几乎为零的气压,除此之外这些反应一般都发生于气体或固体中,因为一般而言在星际空间根本就不存在液体物质。”

奇异的非晶质冰或为生命物质保护层

报导称,真正的反应发生在当基拉金斯使用辐射轰击这些冰物质的时候。在此之前已经有其他科学家研究了冰在紫外线照射下的反应。基拉金斯此次则考察了冰物质对宇宙射线的反应,由于宇宙射线的能量极高,它可以抵达行星或卫星地表下方的冰层。为了模拟这种辐射,研究组使用了一台高能粒子加速器发射的一束质子束,这个加速器位于一间地下室,外面则用巨厚的混凝土墙进行隔离以确保安全。

借助这一质子束,研究组可以在半小时时间内重现这些冰物质在太空环境中数百万年间遭受的破坏作用。此外,只要对这一辐射源的强度和计量进行适当的调整,基拉金斯的小组便可以模拟这些冰被埋藏在彗星,冰卫星或行星地表下方不同深度的情况。随后他分别对由水和氨基酸混合的冰样进行测试,并将结果与纯粹由氨基酸形成的冰得到的结果进行比对。每进行一次辐射轰击,研究组便会使用仪器查看这些氨基酸的分子是否被打断,以及是否有新的物质产生。

正如预料的那样,随着辐射剂量的不断上升,越来越多的氨基酸分子链被打断。不过基拉金斯的研究组也发现,那些水和氨基酸混合物形成的冰面对辐射的耐受性要比纯粹由氨基酸形成的冰要好得多。这是一个非常让人意外的结果,因为当水分子在辐射轰击下分解时,其产生的产物之一便是羟基(氢氧根),这是非常活跃的极性基团,极容易对其它化合物造成破坏。

光谱分析证明在辐射照射过程中的确产生了一些羟基。但是总体而言,正如基拉金斯所言:“水基本上承担了阻挡辐射的保护层的作用,或许它吸收了辐射粒子的很大一部分能量,其发挥的阻隔作用就和一层岩石或土壤层相类似。”

当基拉金斯在两种更高温度环境下重复他的实验时,他惊喜地发现氨基酸的表现甚至比此前的实验结果更好。基拉金斯表示:“我们发现,与水冰混合的氨基酸可以在冥王星或者火星表面安全经过上千万乃至数亿年,;而如果在彗星上,只要它被埋藏于表层之下1厘米以上,便同样可以安全经历这样长的时间段而不受影响。”他说:“而在那些遭受强烈辐射的地方,比如木卫二,则需要相应更深一些的埋深。”

(责任编辑:李平)

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