Photosynthesis-free路线氧气给早期地球大气的线索

生产氧气与二氧化碳的直接机制使用远紫外辐射实验证明了研究人员在美国,确认一个14岁的理论预测。¹造型的工作可能是重要的早期大气,导致了地球上的生命。它也可能帮助研究人员研究其他星球来预测和解释他们的大气层,评估他们是否可能孕育着生命。

地球上绝大多数的氧气是由光合生物的进化导致了所谓的“大氧化事件”24亿年前。然而,一些位于认为少量的氧气产生abiotically在场之前。最短波长紫外线,称为真空紫外(VUV),今天被上层大气中的氧气吸收;但随着氧气浓度很低,大量渗透更深。光子在200 nm波长可以打破在CO -氧债券₂。以前,唯一已知的非生物机制₂生产在早期地球条件下两步过程,有限公司₂减少VUV流离失所的氧原子结合之前公司。这一步骤需要第三个粒子吸收能量解放双原子分子时形成的。

2000年,理论化学家Der-Yan黄亚历山大Mebel计算出最短的VUV波长(大约100海里)应该能够分裂有限公司₂直接进入碳和氧。²戴维斯现在加州大学的研究人员已经证实这种光谱方法使用pump-probe装置包含两个大功率真空紫外激光。“据我所知,没有其他这样的设备在世界任何地方,”小组成员说威廉•杰克逊。

第一个激光兴奋有限公司₂分子在寒冷的分子束成一个游离的状态,在第二束电离产生的片段使用飞行时间质谱仪进行分析。双原子分子氧的复杂动力学将产生各种rovibrational州,每个都有略微不同的能量,多个小山峰失去了谱仪的噪声。研究人员因此寻找碳原子,这只能在三种可能的旋轨道状态。分析的能量碎片产生,他们发现与理论预测好协议。只有5%的有限公司₂分子破裂产生氧气分子,剩余的一氧化碳。不过,说杰克逊和合作者Cheuk-Yiu Ng,这可能贡献很大一部分在一些行星条件下的氧气。

模型在空间

Mebel,现在佛罗里达国际大学的印象。“实验证据是相当显著的,”他说,因为它是一个非常困难的实验。大多数化学家在战场上不会惊讶的反应,他怀疑,但定量知识不同的比例有限公司₂原子产生啊₂将是非常有用的大气模型。测试的这一发现将是多么重要,”他解释说,“将包括这个通道,他们现在有一个非常具体和坚实的分支比,早期地球的大气模型,火星等等,看看模型将受到影响。我们可能会预测一些新的化学我们不知道。”

天体生物学家詹姆斯·卡斯汀美国宾夕法尼亚州立大学的同意需要添加到光化学反应模型,但他怀疑这是不太可能产生多大影响。有数量级比在100纳米光子在200 nm,”他解释道,“所以你不会影响整体的光解速率。此外,他说,将更容易吸收波长这个简短的有限公司₂在高层大气中,所以他们可能不会穿透接近地球表面的。我们的模型去约80或100公里的地球大气层,”他说。“这辐射吸收大约100海里几乎肯定是超过100公里。