|
Гамма-излучение может объяснить происхождение жизни
|
|
|
|
Гамма-излучение может превращать метан в широкий спектр продуктов при комнатной температуре, включая углеводороды, кислородсодержащие молекулы и аминокислоты, говорится в новой статье, опубликованной в журнале Angewandte Chemie International Edition.
|
|
|
|
Этот тип реакции, вероятно, играет важную роль в образовании сложных органических молекул во Вселенной и, возможно, в возникновении жизни. Это также открывает новые возможности для промышленного преобразования метана в продукты с высокой добавленной стоимостью в мягких условиях.
|
|
|
|
Благодаря этим результатам исследований команда под руководством Вэйсинь Хуана из Университета науки и технологии Китая (Хэфэй) внесла свой вклад в наше фундаментальное понимание раннего развития молекул во Вселенной.
|
|
|
|
"Гамма-лучи, высокоэнергетические фотоны, обычно присутствующие в космических лучах и при распаде нестабильных изотопов, обеспечивают внешнюю энергию для запуска химических реакций простых молекул в ледяной оболочке из межзвездной пыли и ледяных зерен", - утверждает Хуан. "Это может привести к образованию более сложных органических молекул, предположительно, начиная с метана (CH4), который широко присутствует в межзвездной среде".
|
|
|
|
|
|
|
Хотя на Земле и на планетах, находящихся в так называемой обитаемой зоне, царят более высокие давление и температура, большинство исследований космических процессов моделируются только в вакууме и при чрезвычайно низких температурах. Напротив, китайская команда изучала реакции метана при комнатной температуре в газовой и водной фазах при облучении излучателем из кобальта-60.
|
|
|
|
Состав продуктов варьируется в зависимости от исходного сырья. Чистый метан вступает в реакцию с очень низким выходом с образованием этана, пропана и водорода. Добавление кислорода увеличивает степень конверсии, в результате чего образуется в основном CO2, а также CO, этилен и вода.
|
|
|
|
В присутствии воды водный метан реагирует с образованием ацетона и третичного бутилового спирта; в газовой фазе он дает этан и пропан. При добавлении воды и кислорода реакции значительно ускоряются. В водной фазе образуются формальдегид, уксусная кислота и ацетон. При добавлении аммиака уксусная кислота образует глицин, аминокислоту, также присутствующую в космосе.
|
|
|
|
"Под действием гамма-излучения глицин может быть получен из метана, кислорода, воды и аммиака - молекул, которые в больших количествах встречаются в космосе", - говорит Хуан. Команда разработала схему реакции, которая объясняет пути образования отдельных продуктов. Важную роль в этом играют радикалы кислорода (•O2-) и •OH. Скорости этих радикальных реакций не зависят от температуры и, следовательно, могут протекать и в космосе.
|
|
|
|
Кроме того, команда смогла продемонстрировать, что различные твердые частицы, входящие в состав межзвездной пыли — диоксид кремния, оксид железа, силикат магния и оксид графена — по-разному изменяют селективность продукта. Таким образом, различный состав межзвездной пыли, возможно, способствовал наблюдаемому неравномерному распределению молекул в космосе.
|
|
|
|
Диоксид кремния приводит к более избирательному превращению метана в уксусную кислоту. Хуан говорит: "Поскольку гамма-излучение является легкодоступным, безопасным и устойчивым источником энергии, это может стать новым подходом к использованию метана в качестве источника углерода, который может быть эффективно преобразован в продукты с добавленной стоимостью в мягких условиях, что является давней проблемой для промышленной синтетической химии".
|
|
|
|
Источник
|
