數十億年前的太空化學:隕石中的聚合物提供了早期太陽系的線索

據外媒報道,一組來自最古老隕石類別CV3類型“成員”的聚合物,揭示了早在125億年前的太空化學。許多隕石是來自小行星的小碎片,在它們存在的任何時候都沒有經歷過高溫。正因為如此,這些隕石為我們的太陽系在45.7億年前形成時或之前存在的複雜化學成分提供了良好的記錄。

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由於這個原因,研究人員對隕石中的單個氨基酸進行了研究,這些氨基酸種類豐富,其中許多是現今的生物體中沒有的。

在AIP出版社出版的《流體物理學》中,來自哈佛大學的研究人員顯示,在最古老的隕石類–CV3型的幾個“成員”中,存在着一組系統的氨基酸聚合物。這些聚合物形成了有組織的結構,包括結晶的納米管和規則的鑽石對稱性的空間填充晶格,其密度估計是水的1/30。

作者Julie McGeoch說:“因為形成我們的聚合物所需的元素早在125億年前就存在了,而且似乎有一條形成它們的氣相路線,所以這種化學有可能在整個宇宙中都存在。”

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防止地球上的污染是研究人員的首要任務。他們設計了一種潔凈室方法,使用帶有真空釺焊金剛石鑽頭的清潔步進電機,在僅從孔的底部取出新蝕刻的材料之前,將幾毫米推進到隕石樣本中。在一次蝕刻中使用了幾個鑽頭,所有的鑽頭都是用超聲波清洗的。

然後研究人員將得到的微米級的隕石顆粒放在管子里,儲存在零下16攝氏度。通過Folch萃取法誘導聚合物從微米級顆粒中擴散出來,這涉及到與不同密度的溶劑相關的兩個化學階段。質譜分析顯示了這些聚合物的存在,它們由甘氨酸(最簡單的氨基酸)鏈和額外的氧和鐵組成。它們有一個非常高的氘氫同位素比率,證實了它們的外星來源。

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這項研究的靈感來自於對一種小型的、高度保守的生物蛋白的觀察,這種蛋白可以吸附水。這一發現表明,如果這種分子能夠在氣相空間形成,它將通過提供大量的水來幫助早期的化學。

研究人員利用量子化學表明氨基酸應該能夠在分子云中聚合,保留聚合的水。隨後進行了許多實驗,使用隕石作為聚合物的來源,最終形成了三維結構。

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展望未來,研究人員希望通過持續的X射線分析獲得甘氨酸棒的更多細節。同類的其他聚合物仍有待於表徵,並可能揭示出聚合物形成的能量學。

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