在国家自然科学基金和中国科学院重点部署项目的资助下,中国科学院广州地球化学研究所研究员张干团队首次探索了中国嫦娥五号任务返回的月壤样品(CE5C0400YJFM00506)中可能出现的有机物,发现嫦娥五号月壤样品中存在浓环芳香有机物。4月16日,相关成果发表在《自然通信》上。
地外有机质研究对揭示地球前世的演变、生命起源和地外生命痕迹检测具有重要意义,是许多空间任务的重要科学目标。月球有机质检测极具挑战性。阿波罗过去规划的月球样品中检测到的大部分有机质来自地球污染。
在本研究中,张干等人提出了“嫦娥五号”月壤样品中浓香有机质的科学假设,综合运用多种技术方法,制定了以苯多羧酸分子探针技术识别和量化月球样品中浓香芳香物质的技术方案。实验结果表明,嫦娥五号月壤样品中含有可识别和定量的浓香芳香物质,含量为5.0–9.2 ppm(均值:7.4 ± 1.4 ppm。ppm是百万分之一)。
研究小组发现,与地球类似物(如木炭、烟灰、奶酪根等黑碳物质)相比,月壤样品中稠环芳香物质衍生的苯多羧酸分子具有鲜明的特异性,芳环稠度高,结构类型与4纳米大小的石墨烯相似。此外,研究小组还确定了月壤样品中稠环芳香物质衍生的苯多羧酸化合物(B6)CA、B5CA)单体稳定碳同位素的组成(δ13C),其值为:–5.0±0.6‰至 3.6±1.3‰,这显著高于地球有机质δ13C值排除了月壤中稠环芳香物质来自地球人为污染的可能性。
陨石撞击是月壤稠环芳香物质最有可能的来源。研究所测得的月壤稠环芳香物质。δ13C值高于陨石中的稠环芳香物质,但低于陨石中的非芳香有机质。该团队认为,在陨石撞击过程中,非芳香物质向稠环芳香物质的转化,即月球土壤中的稠环芳香有机质主要是“从零开始生成的”,而不是直接继承自碰撞月球的陨石或行星。这一过程将使在月球表面恶劣环境下容易分解的有机物转化为更稳定的石墨烯物质,有利于月球表面外源性有机碳的积累。当缺乏有效缓冲陨石撞击的行星(如火星-大气压仅为当前地球的0.75%和早期地球)时,这一过程无疑值得关注。
研究小组还采用热裂解-气相色谱-质谱、可见/荧光显微镜、拉曼光谱、可溶性有机小分子(氨基酸、醛、酮、一元羧酸等)。)气相色谱-质谱和液相色谱-质谱/质谱靶向分析等技术。,并对嫦娥五号月壤样品中可能出现的其他类型的有机物进行了全面的探测,但没有得到有效的检测结果。这意味着稠环芳香物质是月壤中有机碳的主要形式。
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