科学家发现地球生命的潜在星际起源

科学家发现地球生命的潜在星际起源在地球上出现生命之前，基本的有机分子是由氮、硫、碳和磷等稀缺元素形成的。新的研究表明，富含这些元素的宇宙尘埃可能通过在地球上，特别是在冰原融洞中的高浓度积累，启动了前生物化学，从而有可能导致生命组成元素的形成。资料来源：NASA/JPL-Caltech事实上，生命的基本组成元素是如此稀少，以至于化学反应很快就会耗尽，如果它们真的能够进行的话。地球组成岩石的侵蚀和风化等地质过程也无法确保充足的供应，因为地壳中包含的这些元素实在太少了。尽管如此，在地球历史的前5亿年里，发生了一种前生物化学反应，产生了诸如RNA、DNA、脂肪酸和蛋白质等有机分子，所有生命都是在这些有机分子的基础上诞生的。所需数量的硫、磷、氮和碳从何而来？地质学家、诺米斯研究员克雷格-沃尔顿坚信，这些元素主要是以宇宙尘埃的形式来到地球的。这些尘埃是在太空中产生的，例如当小行星相互碰撞时。即使在今天，每年仍有约3万吨尘埃从太空落到地球上。然而，在地球诞生的早期，尘埃的数量要大得多，每年高达数百万吨。然而，最重要的是，尘埃粒子含有大量的氮、碳、硫和磷。因此，它们有可能引发化学级联反应。然而，灰尘的散布范围很广，在任何一个地方都只能发现极少量的灰尘，这一事实与上述说法相悖。沃尔顿说："但如果把运输过程包括在内，情况就会不同。风、雨或河流在大范围内收集宇宙尘埃，并以浓缩的形式沉积在某些地方。"澄清问题的新模式为了弄清宇宙尘埃是否可能是启动前生物化学（反应）的源头，沃尔顿与剑桥大学的同事们一起建立了一个模型。研究人员利用该模型模拟了在地球历史的最初5亿年里，有多少宇宙尘埃落到了地球上，以及这些尘埃可能在地球表面的哪些地方积聚。他们的研究现已发表在科学杂志《自然-天文学》上。该模型是与剑桥大学的沉积专家和天体物理学家合作开发的。英国研究人员专门从事行星和小行星系统的模拟研究。模拟显示，早期地球上可能存在宇宙尘埃浓度极高的地方。而且，来自太空的补给源源不断。然而，地球形成后，尘埃雨迅速锐减：5亿年后，尘埃流比零年小了一个数量级。研究人员将偶尔出现的上升高峰归因于小行星碎裂并向地球发送了尘埃尾流。冰原上的融化洞是尘埃陷阱大多数科学家和普通人都认为，地球被岩浆海洋覆盖了数百万年；这将在很长一段时间内阻止宇宙尘埃的迁移和沉积。沃尔顿说："然而，最近的研究发现，有证据表明地球表面冷却和凝固的速度非常快，并形成了大面积的冰原。"根据模拟结果，这些冰原可能是宇宙尘埃积聚的最佳环境。冰川表面的融化孔--即所谓的冷冻孔--不仅会使沉积物积聚，也会使来自太空的尘粒积聚。随着时间的推移，尘埃粒子中释放出相应的元素。当它们在冰川水中的浓度达到临界值时，化学反应就会自动开始，从而形成有机分子，这就是生命的起源。即使在熔洞冰冷的温度下，化学过程也有可能开始进行。沃尔顿说："低温并不会破坏有机化学，相反，低温下的反应比高温下的反应更有选择性和特异性。其他研究人员已经在实验室中证明，简单的环形核糖核酸（RNA）会在冰点附近的温度下自发地在这种融水汤中形成，然后进行自我复制。该论点的一个弱点可能是，在低温条件下，形成有机分子所需的元素只能非常缓慢地从尘埃粒子中溶解出来。"启动关于生命起源的辩论沃尔顿提出的理论在科学界并非没有争议。这项研究肯定会引发一场有争议的科学辩论，但它也会引发关于生命起源的新观点。早在18和19世纪，科学家们就确信陨石将沃尔顿所说的"生命元素"带到了地球。即使在当时，研究人员也在来自太空的岩石中发现了大量这些元素，但在地球的基岩中却没有发现。沃尔顿说："然而，从那时起，几乎没有人考虑过前生物化学主要是由陨石引发的这一观点。"沃尔顿解释说："陨石的想法听起来很有吸引力，但有一个问题。一块陨石只能在有限的环境中提供这些物质；陨石撞击地面的位置是随机的，而且无法保证进一步的供应。我认为，生命的起源不太可能依赖于几块广泛而随机散落的岩石。"另一方面，我认为富集的宇宙尘埃是一个可信的来源。"沃尔顿的下一步将是通过实验检验他的理论。在实验室中，他将使用大型反应容器来重现原始熔洞中可能存在的条件，然后将初始条件设定为40亿年前低温熔洞中可能存在的条件，最后再观察是否真的发生了产生生物相关分子的化学反应。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1428240.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1428240.htm

揭开粉钻形成的秘密：科学家发现关键的缺失成分

揭开粉钻形成的秘密：科学家发现关键的缺失成分科廷大学（CurtinUniversity）的研究人员在研究西澳大利亚阿盖尔火山富含钻石的岩石时，发现了将珍贵的粉红钻石带到地球表面开采所需的第三个关键要素，这将大大有助于全球寻找新的钻石矿藏。众所周知，钻石的形成需要地球深处的碳，而这些钻石要变成粉红色，就必须受到构造板块碰撞产生的力的作用，而这项新研究发现了粉红钻石在地表出现所需的第三个要素，即数亿年前大陆断裂时被"拉伸"的大陆。首席研究员、科廷大学约翰-德-莱特中心的雨果-奥利罗克博士说，大陆的"拉伸"在地壳中形成了缝隙，携带钻石的岩浆可以通过这些缝隙上升到地表。奥利鲁克博士说："通过在力拓公司提供的岩石上使用比头发丝宽度还小的激光束，我们发现阿盖尔距今已有13亿年的历史，比以前认为的要早1亿年，这意味着它很可能是古代超级大陆断裂后形成的。阿盖尔位于金伯利地区和澳大利亚北部其他地区多年前撞击在一起的位置，这种撞击在这片土地上造成了一个永远无法完全愈合的受损区域或'伤疤'。""虽然后来成为澳大利亚的大陆并没有解体，但阿盖尔所在的地区却被拉伸了，包括沿着疤痕，这在地壳中造成了缝隙，岩浆通过这些缝隙喷射到地表，带来了粉红钻石。只要具备这三个要素--深碳、大陆碰撞，然后是拉伸，那么我们认为就有可能找到'下一个阿盖尔'，它曾经是世界上最大的天然钻石产地。"奥利鲁克博士说，即使掌握了这三种成分，寻找另一个粉红钻石矿藏也并非没有挑战。"大多数钻石矿藏都是在古老大陆的中部发现的，因为它们的主火山往往暴露在地表，供探险者发现，阿盖尔位于两块古大陆的缝合处，这些边缘通常被沙土覆盖，因此类似的粉红钻石火山仍有可能未被发现，包括在澳大利亚。"共同作者、力拓公司首席地质学家默里-雷纳（MurrayRayner）说，阿盖尔火山出产了世界上90%以上的粉红钻石，使其成为这些稀有和令人垂涎的宝石的无与伦比的产地。雷纳说："了解了阿盖尔火山的年龄（13亿年），以及它所处的地球上最早的几块大陆碎裂的位置，我们对这些钻石的形成有了更深入的了解。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1391795.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1391795.htm

科学家揭开尿素在生命起源中的秘密角色

科学家揭开尿素在生命起源中的秘密角色研究人员开发出一种观察液体中化学反应的新方法，揭示了涉及尿素等分子的反应，这些分子可能促成了地球生命的出现。这项技术涉及一种能产生细小液体射流的特殊仪器和X射线光谱学，使科学家们能够研究在短短飞秒内发生的反应。这一突破是在苏黎世联邦理工学院物理化学教授汉斯-雅各布-沃纳（HansJakobWörner）领导的同一研究小组先前研究的基础上取得的。这项工作针对在气体环境中发生的反应得出了类似的结果。为了将X射线光谱观测扩展到液体，研究人员必须设计一种仪器，能够在真空中产生直径小于一微米的液体射流。这一点至关重要，因为如果射流再宽一些，就会吸收部分用于测量的X射线。利用这种新方法，研究人员得以深入了解地球上生命出现的过程。许多科学家认为，尿素在其中发挥了关键作用。尿素是含有碳和氮的最简单分子之一。更重要的是，尿素极有可能在地球非常年轻的时候就已经存在，20世纪50年代的一项著名实验也表明了这一点：美国科学家斯坦利-米勒（StanleyMiller）调制了一种据信构成地球原始大气层的气体混合物，并将其暴露在雷暴条件下。这产生了一系列分子，其中之一就是尿素。根据目前的理论，尿素可能已经富集在当时没有生命的地球上的温暖水坑中--通常称为原始汤。随着汤中水分的蒸发，尿素的浓度也随之增加。在宇宙射线等电离辐射的作用下，这些浓缩的尿素有可能经过多个合成步骤产生丙二酸。反过来，这可能产生了RNA和DNA的组成元素。苏黎世联邦理工学院和日内瓦大学的研究人员利用他们的新方法，研究了这一长串化学反应的第一步，以找出浓缩尿素溶液在电离辐射下的表现。要知道，浓尿素溶液中的尿素分子会自行成对，即所谓的二聚体。研究人员现在已经能够证明，电离辐射会导致每个二聚体中的一个氢原子从一个尿素分子移动到另一个。这样，一个脲分子就变成了质子化的脲分子，而另一个脲分子则变成了脲自由基。后者具有很高的化学反应活性--事实上，它的反应活性非常高，很有可能与其他分子发生反应，从而形成丙二酸。研究人员还设法证明，氢原子的这种转移发生得非常快，大约只需要150飞秒，即150四十亿分之一秒。Wörner说："这个反应速度如此之快，以至于理论上可能发生的所有其他反应都会被这个反应所取代。这就解释了为什么浓缩尿素溶液会产生尿素自由基，而不是承载会产生其他分子的其他反应。"Wörner和他的同事们希望研究导致丙二酸形成的下一个步骤，希望这将有助于他们了解地球生命的起源。至于他们的新方法，一般也可用于研究液体中化学反应的精确顺序。"一系列重要的化学反应都发生在液体中，不仅包括人体中的所有生化过程，还包括与工业相关的大量化学合成，"沃纳说。"这就是为什么我们现在扩大了高时间分辨率X射线光谱的范围，将液体中的反应也包括在内，这一点非常重要"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1382767.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1382767.htm

科学家发现产生星际空间生命必需的氨基酸

科学家发现产生星际空间生命必需的氨基酸研究人员利用斯皮策太空天文台（SpitzerSpaceObservatory）的数据，在IC348恒星系统的星际物质中发现了氨基酸色氨酸的证据。这一发现表明，在恒星和行星发育的区域普遍存在着蛋白质构成氨基酸，暗示着系外行星系统中存在生命的可能性。在英仙座分子群，特别是在IC348恒星系统中检测到了大量的色氨酸，IC348恒星系统是一个恒星形成区，距离地球1000光年--从天文学角度来说相对较近。肉眼一般看不到该区域，但用红外线波长观察时会发现该区域闪闪发光。色氨酸是地球上生命形成关键蛋白质所必需的20种氨基酸之一，它在红外线中产生的光谱线是最丰富的。因此，利用斯皮策卫星（一种天基红外望远镜）庞大的光谱数据库对其进行探索，色氨酸显然是一个候选对象。在太空中探测到色氨酸。图片来源：JorgeRebolo-Iglesias。背景图片：美国国家航空航天局/斯皮策太空望远镜对该区域发射的红外光进行分析后，天文学家发现了色氨酸分子的20条发射线。色氨酸的温度约为280开尔文，即7摄氏度。伊格莱西亚斯-格罗斯以前曾在IC348发现过相同温度的水和氢。这项研究表明，与色氨酸有关的发射线也可能存在于其他恒星形成区，它们在恒星和行星形成的气体和尘埃中也很常见。氨基酸常见于陨石中，在太阳系形成过程中也存在。这项新工作可能表明，在恒星和行星系统形成的区域中自然存在着这些对生命发展起关键作用的蛋白质构成物质，它们可能有助于其他恒星周围行星系统的早期化学反应。伊格莱西亚斯-格罗斯博士说："英仙座分子复合体中存在色氨酸的证据应鼓励人们做出更多努力，以确定该区域和其他恒星形成区域中的其他氨基酸。在恒星和行星形成的气体中广泛存在蛋白质的组成部分，这是一种非常令人兴奋的可能性--它可能是系外行星系统中生命发展的关键。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1382857.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1382857.htm

科学家揭开了富勒烯经典足球形状分子的形成之谜

科学家揭开了富勒烯经典足球形状分子的形成之谜一个国际研究小组利用PSI的瑞士SLS同步辐射光源，成功地观察并了解了宇宙中富勒烯的形成。“我们是星尘，我们是金色的。我们是十亿年前的碳。”在他们在伍德斯托克表演的歌曲中，美国乐队Crosby、Stills、Nash&Young总结了人类的本质组成：星尘。任何对天文学稍有了解的人都可以证实这支美国乐队的话——行星和我们人类实际上都是由燃烧殆尽的超新星产生的尘埃和数十亿年前的碳化合物组成的。宇宙是一个巨大的反应堆，了解这些反应意味着了解宇宙的起源和发展——以及人类从何而来。过去，富勒烯及其衍生物在宇宙中的形成一直是个谜。这些碳分子呈足球、碗或小管的形状，于80年代首次在实验室中被创造出来。2010年，红外太空望远镜斯皮策在行星状星云Tc1中发现了具有足球特征形状的C60分子，称为巴基球。因此，它们是迄今为止已知存在于更远宇宙中的最大分子我们的太阳系。但它们实际上是如何形成的呢？来自火奴鲁鲁、迈阿密和天津的一组研究人员现已完成分子形成的重要反应步骤，并得到PSI和同步加速器真空紫外(VUV)光束线的积极支持光源瑞士SLS。“PSI提供独特的实验设施，这就是我们决定与PSI的PatrickHemberger合作的原因，”来自夏威夷大学檀香山分校的RalfKaiser说，他是该领域的国际领先研究人员。在PSI从事VUV光束线研究的科学家PatrickHemberger建造了一个微型反应器，用于实时观察富勒烯的形成。在1000摄氏度的温度下，在反应器中产生了环烯自由基(C20H9)。这个分子看起来像一个沙拉碗，好像是从C60巴基球上切下来的。这个自由基是高度反应性的。它与乙烯基乙炔(C4H4)发生反应，在碗的边缘沉积一层碳。“通过多次重复这个过程，分子会长成纳米管的端盖。我们已经设法在计算机模拟中证明了这种现象，”佛罗里达国际大学化学教授、该研究的作者之一亚历山大·梅贝尔解释说。但这并不是研究人员的唯一目标：“我们想证明这种反应在物理上是可能的，”RalfKaiser补充道。该反应产生不同的异构体——质量相同但结构略有不同的分子。使用标准质谱法，所有这些变体都会产生相同的信号。但是当使用团队采用的光电子光离子符合光谱法时，结果是不同的。“通过这种技术，测量曲线的结构可以得出关于每个异构体的结论，”PatrickHemberger解释说。RalfKaiser说：“宇宙包含着分子和化学反应的狂野丛林——并不是所有的分子和化学反应都可以在望远镜的信号中被清楚地分类。我们已经从模型中知道宇宙中同时存在环烯和乙烯乙炔。现在可以确认这些分子实际上构成了富勒烯的组成部分。这就是为什么PSI的实验对我们如此有价值。”但在NatureCommunications上的成功发表并不是故事的结局。研究人员希望进行更多实验，以了解经典的巴基球以及具有60个碳原子的足球形富勒烯分子和具有更多原子的微小纳米管是如何在宇宙中形成的。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1365199.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1365199.htm

科学家解开了行星尘埃中一氧化碳失踪之谜

科学家解开了行星尘埃中一氧化碳失踪之谜天文学家们经常在行星尘埃中观察一氧化碳（CO）。因为这种化合物是超亮的，而且在原行星盘，即年轻恒星周围形成行星的尘埃和气体区域中极为常见，所以它是科学家的首要目标。然而，根据哈佛大学天体物理学中心的NASA哈勃研究员戴安娜-鲍威尔（DianaPowell）的说法，在过去十年左右的时间里，当涉及到一氧化碳的观测时，有些东西一直没有得到证实。这可能是行星形成盘中未解决的最大问题之一。如果天文学家目前对其丰度的预测是正确的，那么在所有对星盘的观测中，有一大块一氧化碳是失踪的。现在，一个新的模型，通过ALMA的观测验证已经解开了这个谜团。它发现，一氧化碳一直隐藏在星盘内的冰层中。这些发现在2022年8月22日的《自然-天文学》杂志上进行了描述。这可能是行星形成盘中未解决的最大问题之一。根据观察到的系统，一氧化碳比它应该有的要少三到一百倍，它的偏差真的很大。这也真的很重要，因为一氧化碳的不准确可能对天体化学领域产生巨大的影响。一氧化碳基本上是用来追踪我们所知道的关于星盘的一切，比如质量、成分和温度。这可能意味着我们对星盘的许多结果都是有偏见和不确定的，因为我们对这种化合物的理解还不够透彻。现在科学家对一个天体物理学模型进行了修改，该模型目前被用来研究系外行星或太阳系以外的行星上的云。这个模型真正特别的地方在于，它有详细的物理学原理，说明冰是如何在粒子上形成的，冰是如何在小颗粒上成核的，然后又是如何凝结的。该模型仔细跟踪冰在哪里，它位于什么颗粒上，颗粒有多大，有多小，然后它们如何移动。新的模型与每个观测结果都非常吻合。它表明，科学家观测的行星周围气体和尘埃圆盘实际上根本没有缺少一氧化碳。它只是转化成了冰，目前用望远镜是无法检测到的。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1307859.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1307859.htm