通過不飽和烴鏈連接的芳香族結(jié)構(gòu)驅(qū)動了柯伊伯帶天體富烴表面的顏色變化。資料來源:夏威夷大學Mānoa
柯伊伯帶是一個巨大的圓盤，充滿了包括冥王星在內(nèi)的冰體，位于我們太陽系海王星的軌道之外，在它的物體上展示了一個有趣的調(diào)色板，從純白色到深紅色的色調(diào)。這種獨特的顏色范圍，在所有太陽系種群中都是獨一無二的，長期以來一直是一個謎。科學家們的主流理論是，這些不同的顏色可能是由于星系宇宙射線對有機物質(zhì)的持續(xù)輻射而產(chǎn)生的。
由夏威夷大學Mānoa化學系的研究人員領(lǐng)導的一項新研究復制了柯伊伯帶的環(huán)境，以發(fā)現(xiàn)導致柯伊伯帶物體富含碳氫化合物表面的顏色陣列的原因，為天體物理學中長期存在的問題提供了解決方案。這項研究最近發(fā)表在《科學進展》雜志上。
拉爾夫·凱澤教授領(lǐng)導的研究小組在UH Mānoa進行了這項前沿研究。他們使用超高真空輻照實驗，并進行了全面的分析，以檢查星系宇宙射線在柯伊伯帶條件下處理碳氫化合物(如甲烷和乙炔)時，在分子水平上的顏色演變及其來源。
芳香族(帶有融合苯環(huán)的有機分子)結(jié)構(gòu)單元攜帶多達三個環(huán)，例如在化合物菲、菲烯和苊中，通過彼此之間的缺氫橋連接在一起，被發(fā)現(xiàn)在產(chǎn)生紅色的過程中起著關(guān)鍵作用。猶他大學的實驗證明了銀河宇宙射線處理碳氫化合物的分子復雜性水平，并提供了暴露在輻射中的冰在早期生物前體分子生產(chǎn)中的作用，一個分子參與產(chǎn)生另一個分子的化學反應。
凱撒說:“這項研究是系統(tǒng)地解開導致柯伊伯帶天體富含碳氫化合物表面的分子單位載體的關(guān)鍵的第一步。”“由于天文探測也在柯伊伯帶天體的表面發(fā)現(xiàn)了氨、水和甲醇等物質(zhì)，因此對這些冰進行宇宙射線處理的進一步實驗有望揭示柯伊伯帶天體在分子水平上真實顏色多樣性的本質(zhì)。”
參考文獻:“銀河系宇宙射線對甲烷和乙炔冰的處理及其對柯伊伯帶天體顏色多樣性的影響”，作者:張超江、朱成、Andrew M. Turner、Ivan O. Antonov、Adrien D. Garcia、Cornelia Meinert、Leslie A. Young、David C. Jewitt和Ralf I. Kaiser, 2023年5月31日，《科學進展》。DOI: 10.1126 / sciadv.adg6936
