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最新研究:人造彗星和小行星,揭示了构成地球生命的基本元素氮!

组成我们地球生命的基本元素之一是氮,多亏了一种对彗星物质使用类似物的方法,一个国际联盟能够在彗星表面探测到含有氮的铵盐,研究铵盐检测方法是由伯尔尼大学发展起来的。彗星和小行星是太阳系中的天体,自从行星形成以来并没有太大的发展。因此,彗星在某种意义上是太阳系的档案,确定它们的组成也有助于更好地理解行星形成。

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确定小行星和彗星组成的一种方法是研究它们反射的太阳光,因为它们表面的物质吸收特定波长太阳光,研究彗星的光谱,它具有一定的吸收特性。例如2014年8月至2015年5月,欧洲航天局(ESA)罗塞塔空间探测器上的VIRTIS(可见光、红外和热成像光谱仪)绘制了67P/Churyumov-Gerasimenko彗星(简称Chury)的表面。VIRTIS收集的数据显示,几乎所有地方的彗星表面在成分上都是均匀的:

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由于混合了复杂的碳质化合物和不透明矿物,彗星表面非常暗,颜色略有红色。然而,到目前为止,对彗星上测量到的吸收特征化合物的确切性质一直很难确定。为了确定哪些化合物对应吸收特征,由阿尔卑斯格勒诺布尔大学行星学和天体物理研究所的奥利维尔·波赫(Olivier Poch)领导的研究人员进行了实验室实验,创造出了类似彗星的物质,并模拟了类似于太空的条件,其研究成果发表在《科学》期刊上。

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(上图所示)在实验室制造人造彗星表面的配方,冰尘颗粒被置于真空和低温下,冰升华,在表面留下一层多孔的尘埃层。图片:Poch et al. Science

研究人员在彗星类似物上测试了各种潜在的化合物,并测量了它们的光谱,就像罗塞塔号上VIRTIS仪器对彗星表面所做的那样,实验表明,铵盐解释了Chury彗星光谱中的特殊特征。研究的合著者、伯尔尼大学物理研究所的Antoine Pommerol说:开发了创造彗核表面复制品的方法和程序后,在模拟太空条件下,通过升华表面的冰来改变表面,这些真实的实验室模拟,使我们能够比较实验室结果和罗塞塔或其他彗星任务上仪器记录的数据。

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伯尔尼大学物理研究所所长、这项研究的合著者尼古拉斯·托马斯表示:新研究建立在这些方法的基础上,以解释VIRTIS光谱仪与Chury观测到的最强光谱特征,我们在伯尔尼大学的实验室提供了理想机会,用基于太空任务仪器收集的数据制定实验来检验想法和理论,这确保了对数据的解释是可信的。结果与伯尔尼大学质谱仪ROSINA的结果相同,ROSINA也收集了罗塞塔号上Chury的数据。

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在天体物理学家凯瑟琳·阿尔特韦格领导的一项研究中,首次在彗星的星云覆盖中检测到了氮,这是生命的基本组成部分之一。它以铵盐的形式“隐藏”在楚里的朦胧覆盖物中,其发生的情况直到现在才能被测量出来。虽然盐的确切数量,仍然很难从现有的数据中估计出来,但这些铵盐很可能包含了彗星中存在的大部分氮,这些结果还有助于更好地理解星际空间中氮的演化及其在益生化学中的作用。

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博科园|研究/来自:伯尔尼大学

参考期刊《科学》《自然天文学》

博科园|科学、科技、科研、科普

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