科學(xué)家最新發(fā)現(xiàn)，在土星最大衛(wèi)星——土衛(wèi)六的極寒環(huán)境下，原本無法混合的物質(zhì)竟然能夠結(jié)合在一起。這一突破為理解生命基本分子的形成過程提供了新的線索。

長期以來，土衛(wèi)六因其復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)和冰冷環(huán)境備受科學(xué)界關(guān)注。土衛(wèi)六擁有湖泊、海洋、沙丘和由氮?dú)?、甲烷、?fù)雜碳基化合物組成的稠密大氣。由于與地球早期環(huán)境存在諸多相似點(diǎn)，土衛(wèi)六被認(rèn)為是探索生命起源的重要目標(biāo)之一。

查爾姆斯理工大學(xué)化學(xué)與化工系副教授Martin Rahm及其團(tuán)隊(duì)的研究顯示，在土衛(wèi)六表面和大氣中大量存在的甲烷、乙烷和氰化氫，能夠在極低溫條件下發(fā)生相互作用。最令人意外的是，極性分子氰化氫竟可與甲烷或乙烷等非極性分子形成固態(tài)晶體。常規(guī)化學(xué)理論認(rèn)為，這些物質(zhì)類似油和水，是無法混合的，但在土衛(wèi)六極端環(huán)境下卻出現(xiàn)了意外的結(jié)合。

Rahm教授指出：“這一發(fā)現(xiàn)有助于我們理解與地球截然不同的巨大衛(wèi)星上的大尺度現(xiàn)象，也為未來的月球研究鋪平了道路?！彼€補(bǔ)充，“氰化氫在無生命條件下能參與合成氨基酸和核苷堿基等生命基礎(chǔ)構(gòu)件，因此本研究有助于揭示生命出現(xiàn)前的化學(xué)進(jìn)程，并加深我們對(duì)極端環(huán)境下分子行為的認(rèn)識(shí)?！?/p>

本項(xiàng)研究由查爾姆斯大學(xué)與美國國家航空航天局（NASA）噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室合作開展。NASA團(tuán)隊(duì)在約90開爾文（約-180°C）條件下，將氰化氫與甲烷或乙烷混合，通過激光光譜分析發(fā)現(xiàn)，盡管分子主架未發(fā)生變化，但在原子層面上出現(xiàn)了新的協(xié)同作用。Rahm團(tuán)隊(duì)隨后利用計(jì)算機(jī)模擬，測(cè)試了數(shù)千種固態(tài)分子排布方案，證實(shí)了氫化物可嵌入氰化氫晶體結(jié)構(gòu)，并形成穩(wěn)定的新型共晶體。模擬結(jié)果與NASA實(shí)驗(yàn)光譜觀測(cè)高度吻合，從而驗(yàn)證了這一發(fā)現(xiàn)。

Rahm教授強(qiáng)調(diào)，這項(xiàng)成果雖然挑戰(zhàn)了“極性與非極性物質(zhì)不可混合”的化學(xué)基本規(guī)則，卻不需修正教科書，“這只是證明化學(xué)邊界可以被拓展，顯示出通用規(guī)則并非在所有極端情況下都適用?！?/p>

NASA計(jì)劃于2028年發(fā)射“蜻蜓號(hào)”探測(cè)器，預(yù)計(jì)2034年抵達(dá)土衛(wèi)六，對(duì)其表面進(jìn)行更深入的化學(xué)和生命前沿研究。Rahm團(tuán)隊(duì)也將繼續(xù)與NASA合作，深入探究氰化氫在土衛(wèi)六環(huán)境中的化學(xué)過程。

土衛(wèi)六不僅擁有地球之外第二個(gè)液態(tài)湖泊系統(tǒng)，還有近似地球早期的厚大氣層和季節(jié)循環(huán)，甚至可能在地表冰層下隱藏著液態(tài)水海洋，為生命的孕育提供了可能。本次共晶體發(fā)現(xiàn)，不僅適用于土衛(wèi)六，也可能幫助科學(xué)家理解宇宙其他寒冷環(huán)境下的分子演化與生命前化學(xué)過程。

編譯自/ScitechDaily