化学家们已经开发出一种从甲醇中制造碳烯的方法，增强了我们对生命至关重要的分子形成的理解。

由马里兰大学领导的一个化学家团队开发了一种制造碳烯的新方法，碳烯是一类高活性但以寿命短和不稳定而闻名的分子。碳烯参与了许多高能量的化学反应，比如碳水化合物的产生，是地球上（可能在太空中）生命基石的关键前体。

在他们发表在《美国化学学会杂志》上的研究中，科学家们通过紫外线辐射脉冲分解甲醇，成功地形成了一种名为羟基亚甲基（HCOH）的碳烯。

马里兰大学化学和生物化学助理教授、该研究的资深作者利亚·多德森说：“看到这种碳烯来自像甲醇这样普通的分子，真是令人惊讶 —— 我们的实验室里到处都有它的喷瓶。193纳米波长的紫外激光器也是相当标准的。这意味着，碳烯可能在太空等地方自然形成，那里有很多甲醇和紫外线辐射。通过这一过程在太空中形成的碳烯的进一步反应，可能会导致构成生命的生物分子。”

对天体化学和生命的启示

这些发现揭示了地球上碳烯形成和反应背后的机制，使人们更好地了解这种分子产生生命所需糖的潜力。

该研究的主要作者艾米丽·霍基博士说：“已有研究表明，HCOH可以反应形成单糖，包括一些以前在太空中发现的单糖。我们认为，由于这种碳烯来自一种在太空中无处不在的分子，并且可以在任何地方检测到，因此它可能是我们在甲醇和单糖如何导致更大、更先进的生物分子方面知识的缺失部分。”

关于碳烯反应性的惊人发现

由于它们的超反应性，碳分子的寿命通常很短。这些特性使得科学家很难生成和观察到碳烯，从而阻碍了科学家理解这种分子的能力。然而，马里兰大学研究小组生产碳烯的新方法使他们能够足够近地研究这些分子，以观察它们在毫秒时间尺度上的形成和衰变。研究人员惊讶地发现，在室温下，HCOH与氧气的反应相对缓慢。

“当我们在室温系统中观察HCOH的反应性时，我们看到它在15毫秒内衰减，”霍基博士解释说。“有趣的是，由于碳烯被认为是一种超级反应性的物质，我们有理由认为这种碳烯会对氧气等物质迅速反应，以至于不可能被捕获。但事实并非如此。虽然当暴露在氧气中时，二氧化碳的衰变速度越来越快，但它的速度足够慢，我们仍然能够观察到这种衰变。”

未来研究方向及影响

研究人员相信，他们生产和研究碳烯的方法，将有助于天文学家和天体化学家对生命的起源，以及太空生命如何与地球上的生命进化不同有新的认识。他们希望在他们的发现的基础上，进一步研究甲醇分解过程中发生的情况，并量化甲醇与紫外线反应产生的不同产物。

“我们知道碳氢化合物在我们的过程中形成，但我们想更深入地研究它最终成为甲醛，亚甲基或其他碳氢化合物自由基的百分比，例如，”霍基解释说。“我们最初认为所有的产物都是甲氧基自由基，但我们的实验表明，这个过程和最终产物比我们最初的假设要复杂得多。”

了解用紫外线辐射分解甲醇产生的产品的类型和数量，将为天文学家和天体化学家提供更准确的天体物理学前景，以及它们如何在数十亿年的时间里进化。

“如果现有的关于甲醇光解产生的物质的数据是错误的，那么传播的模型也将是错误的 —— 我们对生命是如何从这些分子进化而来的理解也可能受到损害，”多德森说。“我们的后续工作有望为这类模拟奠定基础。”

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