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生物化学读书笔记系列(四)水的产生

小伙伴们,还记得封面的这张图吗?(图片来自www.pixabay.com)

水是生命之源,那么水是如何产生的呢?上次我们讨论了元素的产生过程,H和O都有了,到底发生什么,才能产生水呢?

遇到问题先查文献,是理科生的基本觉悟。科学家早已给我们总结了,就是下面的图,我们来仔细解读一下。

首先,图片的箭头有四种颜色:绿色、红色、蓝色分别代表一种反应途径;黑色箭头起指示作用这里我们暂时不讨论。圆角矩形也有三种颜色:绿、红、蓝。分别对应于相应颜色的箭头。形成水主要是三种途径:左边的离子-分子气相反应、中间的高温气相反应和右边的尘埃表面反应。“s-”代表的是“表面上的”,比如“s-O”即是“表面上的O”。

感兴趣的可以读读原文(Chem. Rev. 2013, 113, 9043-9085),洋洋洒洒43页,星际水化学,高大上有木有。

星际中的气相反应和尘埃表面反应分别是怎么回事呢?

https://www.zhihu.com/question/34444725/answer/59263187

第一代恒星通过H、He制造了大量其他元素,而代价是燃烧自己,堪称舍己为人之典范。第一代恒星消亡之时,向宇宙喷射大量的物质,同时留下舍利,名为超新星。喷射到外围空间中的物质形成发散云(diffuse cloud),由于万有引力的作用,苹果总是往下掉的,发散云逐渐汇聚到一起,形成分子云(molecular cloud)。分子云继而再次聚集形成星前核心(prestellar core)。星前核心之后诞生出新生恒星。

https://snews.bnl.gov/popsci/eit-sun-14sep1999-304A.jpg

整体来看,形成恒星,恒星的中心区域就开始燃烧,直到把自己烧没为止;恒星把自己烧成灰,飘散成云,云在万有引力的作用下继续聚集,继续成为新星。周而复始。现在大家知道为什么有人说太阳总有一天会消失了吧。

在恒星的消亡与形成过程中,形成了化学反应的场所,气相反应和尘埃反应各有舞台,大展身手。那么低温和高温又是怎么回事呢?

Chem. Rev. 2013, 113, 9043-9085

最直观的理解就是离恒星近的地方热,远的地方冷。上图右侧展示了红外跃迁,我们知道化学领域的红外用来表征化学键的振动和转动光谱。J表示转动,v表示振动。涉及到光谱学知识,不详加论述。小伙伴们只需知道红外同样可以研究外太空中的化学反应就行了。红外热像仪就可以直观的看到温度的分布。

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Thermal_effects_of_Insect_bite_by_Volkan_Yuksel_IR001666.jpg

http://udfa.ajmarkwick.net/index.php

给大家推荐上面这个网站,可以探索各种宇宙空间中可能的反应

 

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