超新星圆舞曲

  1998年, 澳大利亚等国的科学家发现, 在距离地球1300光年的猎户座星云的区域, 弥漫着一种特殊的红外光——圆偏振红外光。一开始, 科学家并没有觉得这个发现有多大的价值, 但是后来, 他们猛然想到, 这个发现也许对解决手性难题有重大的价值。

  我们知道, 分子是由若干原子构成的, 原子之间往往依靠原子核外的电子联系。圆偏振光会对原子中的电子产生影响, 当光的能量比较强时, 甚至可以干扰原子之间的电子,打断原子之间的联系, 从而让原子彼此分离, 进而让化学分子解体。由于圆偏振光的振动方向有顺时针和逆时针两种, 所以不同旋转方向的圆偏振光对不同手性的化学分子的影响也就不同。猎户座星云这个区域的圆偏振光, 就能够破坏某种手性的类氨基酸分子, 而让另外手性的分子占优势。

  根据这个发现, 科学家提出了新的猜想, 也许在地球历史早期, 一批携带着氨基酸分子的陨石受到了大型星云中特定圆偏振光的洗礼, 导致陨石中左手性的氨基酸占据了优势。当这些陨石降落到地表后, 原始生命的原材料就以左手性氨基酸为主, 沿着左手性氨基酸的道路一直走了下去。

  这个猜想比较靠谱, 但也存在着问题。要破坏掉某种手性的氨基酸,需要圆偏振光具有足够的能量, 以触发必需的化学反应, 而猎户座星云的红外光是能量很低的光, “火力”远远不够, 不能胜任摧毁氨基酸的任务。

从能量上看, 只有火力强大的紫外光才可以摧毁氨基酸的结构。猎户座星云中存在这样的紫外光吗?

  科学家没有探测到来自那个方向的紫外光, 但这并不表示它就不存在。因为星云中含有的气体分子能够非常有效地散射紫外光, 于是紫外光还没有到达地球, 就已经被散射掉了, 它虽然没有被我们的望远镜检测到, 但还是有可能存在的。

  比紫外光更强的射线, 自然也可以担当筛选氨基酸的重任。美国和日本的科学家就认为,当宇宙中的一类天体超新星发生爆炸时, 射线对不同手性的氨基酸的破坏力可能不一样。质量非常大的恒星燃料耗尽, 在自身重力的作用下向内猛烈坍缩, 向外释放强烈的光芒, 这就是超新星爆发的景象。超新星爆发时, 会产生含有中微子和反中微子的射线, 两者会分别破坏不同手性的化学分子, 但破坏的程度有差异, 结果一种手性的化学分子比另一种手性的化学分子更多地保留了下来, 超新星爆发会造成左、右手性分子的数量失衡。

因此, 在氨基酸还没有降落到地球之前, 手性分子的失衡就出现了,超新星爆炸就是始作俑者。

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