通过不饱和烃链连接的芳香族结构驱动了柯伊伯带天体富烃表面的颜色变化。资料来源:夏威夷大学Mānoa

柯伊伯带是一个巨大的圆盘，充满了包括冥王星在内的冰体，位于我们太阳系海王星的轨道之外，在它的物体上展示了一个有趣的调色板，从纯白色到深红色的色调。这种独特的颜色范围，在所有太阳系种群中都是独一无二的，长期以来一直是一个谜。科学家们的主流理论是，这些不同的颜色可能是由于星系宇宙射线对有机物质的持续辐射而产生的。

由夏威夷大学Mānoa化学系的研究人员领导的一项新研究复制了柯伊伯带的环境，以发现导致柯伊伯带物体富含碳氢化合物表面的颜色阵列的原因，为天体物理学中长期存在的问题提供了解决方案。这项研究最近发表在《科学进展》杂志上。

拉尔夫·凯泽教授领导的研究小组在UH Mānoa进行了这项前沿研究。他们使用超高真空辐照实验，并进行了全面的分析，以检查星系宇宙射线在柯伊伯带条件下处理碳氢化合物(如甲烷和乙炔)时，在分子水平上的颜色演变及其来源。

芳香族(带有融合苯环的有机分子)结构单元携带多达三个环，例如在化合物菲、菲烯和苊中，通过彼此之间的缺氢桥连接在一起，被发现在产生红色的过程中起着关键作用。犹他大学的实验证明了银河宇宙射线处理碳氢化合物的分子复杂性水平，并提供了暴露在辐射中的冰在早期生物前体分子生产中的作用，一个分子参与产生另一个分子的化学反应。

凯撒说:“这项研究是系统地解开导致柯伊伯带天体富含碳氢化合物表面的分子单位载体的关键的第一步。”“由于天文探测也在柯伊伯带天体的表面发现了氨、水和甲醇等物质，因此对这些冰进行宇宙射线处理的进一步实验有望揭示柯伊伯带天体在分子水平上真实颜色多样性的本质。”

参考文献:“银河系宇宙射线对甲烷和乙炔冰的处理及其对柯伊伯带天体颜色多样性的影响”，作者:张超江、朱成、Andrew M. Turner、Ivan O. Antonov、Adrien D. Garcia、Cornelia Meinert、Leslie A. Young、David C. Jewitt和Ralf I. Kaiser, 2024年5月31日，《科学进展》。DOI: 10.1126 / sciadv.adg6936