实验室实验揭示了在太空中形成生命的建筑块的途径

芘分子（左上和右上）的原子结构在艺术家的展示带的渲染中表示，碳原子在白色的黑色和氢原子中显示。一项新的研究显示了芘的化学步骤，在一些陨石样品中发现的一种烃类含油物可以在空间中形成。

科学家们使用实验室实验来追溯了化学步骤，导致空间中的复合烃的制造，显示出形成2-D碳基纳米结构的途径。

最新研究，在能源劳伦斯伯克利国家实验室（伯克利实验室）的特色实验可以帮助解释芘的存在，这是一种称为多环芳烃的化合物，以及一些陨石中的类似化合物。

其中一支科学家队，包括来自Berkeley Lab和UC Berkeley的研究人员参加了该研究，在3月5日在自然天文学期刊上发布。该研究由Manoa夏威夷大学的科学家领导，也参与了佛罗里达州国际大学的理论化学家。

“这就是我们如何相信宇宙中发育的一些基于碳的结构，”Berkeley Lab的化学科学家科学家Musahid Ahmed表示，他加入了其他团队成员，在伯克利实验室的先进光源（ALS）进行实验。

“从简单的气体开始，您可以产生一维和二维结构，芘可以引导您到2-D石墨烯，”Ahmed说。“从那里你可以进入石墨，更复杂化学的演变开始。”

芘具有由16个碳原子和10个氢原子组成的分子结构。研究人员发现，相同的加热化学过程，其产生芘的形成也与车辆发动机的燃烧过程相关，例如烟灰颗粒的形成。

最新的研究建立在早期的工作中，分析了在空间中观察到的较小分子环的碳氢化合物，包括在土星的月亮泰坦 - 即苯和萘中。

研究人员处理了默chison陨石的片段和试管样品，该片段已被证明含有各种烃和氨基酸，在这张照片中，来自Argonne National实验室的先前无关的研究。伯克利实验室的实验有助于雷彻掠夺芘等复合烃可以形成的化学步骤可以在撒尿道中形成含量和其他陨石。

RALF I. Kaiser是该研究的主要作者和Manoa大学的主要作者和化学教授，说：“当这些碳氢化合物在太空中首次看到时，人们得到了非常兴奋的人。他们是如何形成的问题。“它们纯粹通过气体混合物中的反应而形成，或者它们在含水表面上形成，例如？

艾哈迈德说，天文学家和化学家之间的相互作用在这种侦探工作中寻求重新遏制宇宙中寿命的化学前体的故事。

“我们与天文学家交谈了很多，因为我们希望他们有助于弄清楚那里的东西，”艾哈迈德说，“它告诉我们它思考它是如何到达的。”

凯泽指出，另一方面，物理化学家可以帮助闪耀在可能导致空间中特定分子的合成的反应机制的光。

芘属于称为多环芳烃或PAHS的家族，估计是我们银河系中所有碳的约20％。PAHS是由融合分子环的序列组成的有机分子。为了探索这些环在太空中发展的发展，科学家们可以在空间中合成这些分子和其他存在于空间中存在的周围的分子。

佛罗里达州国际大学的化学教授Alexander M. Mebel表示，参加该研究的化学教授，“你一次建造一个戒指，我们一直在制作这些戒指更大，更大。这是一种非常简化的人来看待生命的起源：一次一个建筑物。“

对于这项研究，研究人员探讨了从称为4-菲基团的复合烃的组合源于4-菲基团的组合，该化学反应具有包含三个环的序列的分子结构，并且含有总共14个碳原子和九个氢原子，用乙炔（两个碳原子和两个氢原子）。

该研究所需的化合物不可商业化学化合物，这是UC Berkeley化学助理教授的Felix Fischer，他也为该研究贡献，因此他的实验室准备了样品。“这些化学品在实验室合成非常繁琐，”他说。

在顶部示出了通过称为氢气抽吸/乙炔的化学方法形成称为芘或哈卡的反应途径。在底部，芘可以通过HACA（红色）或另一种称为氢气抽取的其他机制（蓝色）形成更复杂的烃 - 乙烯基乙炔添加（HAVA）。

在ALS，研究人员将气体混合物注入微反应器，使样品加热到高温以模拟恒星的附近。ALS产生光束，从红外向X射线波长，通过访问和内部研究人员来支持一系列科学实验。

通过在超声速度下通过微小喷嘴喷射气体的混合物，在加热细胞内捕获活性化学。然后，研究小组将一束真空紫外线从同步旋转的加热气体混合物上聚焦，该加热气体混合物（称为电离的效果）。

然后，它们使用带电颗粒检测器分析化学发生，该探测器测量了电离后形成的变化的颗粒的变化时间。这些到达时间携带母体分子的迹象。这些实验测量与Mebel的理论计算相结合，帮助研究人员在游戏中看到化学的中间步骤，并确认在反应中产生芘的产生。

Mebel的工作表明，芘（四环分子结构）如何从称为菲（三环结构）的化合物产生。这些理论计算可用于研究各种现象，“从地球的燃烧火焰到碳恒星和星际介质的流出，”梅贝尔说。

Kaiser补充说：“未来的研究可以研究如何使用相同的技术创造更大的振铃分子链，并探索如何从芘化学形成石墨烯。”

夏威夷大学团队成员进行的其他实验将探讨研究人员在冰冷条件下混合烃类气体并模拟宇宙辐射，以查看可能会引发终生物分子的产生。

“这足以触发？”艾哈迈德说。“必须有一些自组织和自我组装”，以创造生命形式。“大问题是，这是一个本质上的东西，物理学定律确实允许。”

该研究得到了美国能源部的支持，佛罗里达州夏威夷大学，佛罗里达州国际大学和国家科学基金会的支持。

出版物：Long Zhao等，“芘在形象包络中的芘合成及其在形成2D纳米结构中的作用”，自然天文学（2018）DOI：10.1038 / S41550-018-0399-y