实验室研究揭示了碳原子如何在星际冰粒表面扩散形成复杂的有机化合物，这对于揭示宇宙化学的复杂性至关重要。
除了地球上生命的起源和其他地方生命的可能性之外，揭示星际空间中的有机(碳基)化学对于理解宇宙化学也至关重要。
由于直接观测的不断改进，在太空中检测到并了解它们如何相互作用的有机分子列表正在稳步扩大。但揭开复杂过程的实验室实验也可以提供重要的线索。北海道大学的研究人员与日本东京大学的同事在《自然天文学》杂志上报告了基于实验室的关于碳原子对星际冰粒的核心作用的新见解。
太空中一些最复杂的有机分子被认为是在非常低的温度下在星际冰块表面产生的。众所周知，适合此目的的冰粒在整个宇宙中都很丰富。
所有有机分子都基于碳原子键合的骨架。大多数碳原子最初是通过恒星中的核聚变反应形成的，最终当恒星在超新星爆炸中亡时分散到星际空间中。但为了形成复杂的有机分子，碳原子需要一种机制在冰粒表面聚集在一起，遇到伙伴原子并与它们形成化学键。新的研究提出了一种可行的机制。
北海道大学低温研究所的化学家 Masashi Tsuge 表示：“在我们的研究中，在实验室中重现了可行的星际条件，我们能够检测到在冰粒表面扩散的弱结合碳原子发生反应并产生 C 2 分子。”科学。C 2也称为双原子碳，是两个碳原子键合在一起的分子;它的形成是星际冰粒上存在扩散碳原子的具体证据。
研究表明，扩散可以在高于 30 开尔文(负 243 °C/负 405.4 °F)的温度下发生，而在太空中，碳原子的扩散可以在温度仅为 22 开尔文(负 251 °C/负 419.8 °F)时被激活。 °F)。
Tsuge 说，这些发现将以前被忽视的化学过程纳入框架，以解释如何通过稳定添加碳原子来构建更复杂的有机分子。他认为这些过程可能发生在恒星周围的原行星盘中，行星是从这些原行星盘中形成的。所需的条件也可以在所谓的半透明云中形成，最终演变成恒星形成区域。这也可以解释可能在地球上播下生命种子的化学物质的起源。
除了生命起源的问题之外，这项工作还为各种化学反应增加了一个基本的新过程，这些化学反应可能已经并且仍然可能在整个宇宙中建立碳基化学。
作者还总结了目前对太空中复杂有机化学物质形成的更普遍的理解，并考虑了碳原子扩散驱动的反应可能如何改变当前的情况。
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