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【?研究胸腺苷基在固体水中的辐射稳定性,对天体生物学的意义】

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胸腺苷基的破坏速率常数通常随着水与胸腺苷基的初始比例的增加而增加 , 这表明 , 对于给定的辐射剂量 , 水 的相对丰度越大 , 胸腺苷基的破坏比例越大 , 这种影响可能受到各种因素的影响:例如 , 水中产生的反应性物质可能有助于破坏相邻的胸腺苷基分子 。 除了作为潜在的反应物外 , 水 还被证明可以作为质子受体 , 增强冰中的辐射分解反应 。 刚刚列出的这两个因素都可能导致 k 增加 , 但在胸腺苷基分子被有效基质分离后可能会逐渐减少 。 因为来自 水 基质的大条带可以掩盖稀释胸腺苷基混合物的小条带 , 我们在实验上受限于我们测量胸腺苷基红外 条带变化的能力 , 并且这项工作没有试图达到真正的基质隔离状态来观察这一点 。
样品的温度也影响速率常数开尔文的值 , 对于几乎所有样品 , 随着温度升高而降低 , 这个结果有点违反直觉 , 因为温度的升高通常会导致反应速率的增加 , 但它可以部分解释为周围基质结构的差异 , 因为在 13开尔文时产生的冰在性质上可能比那些更无定形 。 在 100开尔文下创建 。 在上述附加系列实验中 , 发现 k 值相对于从样品中获得的值更低在 13开尔文下沉积和辐照 。 尽管在误差范围内 , 这些 k 值相对于样品在 100开尔文下沉积和辐照的实验获得的值仍然略微升高 。
我们假设胸腺苷基在更多结晶冰中可能比在更多无定形冰中更好地分离 , 部分导致在 k 中观察到的差异 , 这些半衰期是通过使用给定物体的辐射剂量率和我们在最接近的适当温度下的实验数据获得的 。 我们注意到 , 在实验室环境之外 , 这些半衰期应该被视为粗略估计 。 这是因为这些实验使用了简化的纯和双组分混合物 , 并且胸腺苷基的相对丰度可能比实际太空环境中发现的冰中预期的要高得多 。
像木卫二这样的高辐射环境会在地表 10 年、1 厘米深度 1000 到 10000 年、深度 107 到 108 年的时间尺度上丢失胸腺苷基1米 。 在像冥王星这样的柯伊伯带天体上 , 胸腺苷基可以在 1 毫米深度处存活数亿年 , 在 1 厘米深度处存活数十亿年 。 在彗星中 , 胸腺苷基在 1 毫米深度可以存活数百万年到数千万年 , 在 1 厘米深度可以存活数十亿年 。
了解核碱基和其他潜在生物特征的辐射分解动力学对于我们在太阳系其他地方寻找生命非常重要 。 如果利用胸腺苷基的生命存在于木卫二的地下海洋等环境中 , 重要的是要知道残留的生物印记在通过重新浮出水面的事件被带到地表附近时可以存活多长时间 。 根据陨石坑估计 , 欧罗巴表面的年龄约为 107 年 。 根据估计的准确性 , 我们的结果表明 , 对于 水 + 胸腺苷基混合物 , 在 1 米深度处 , 胸腺苷基在此期间应该经历 0.6 到 6 个半衰期 , 辐射分解破坏动力学对于我们了解核碱基的潜在非生物起源也很重要 。
我们目前的工作表明 , 例如 , 胸腺苷基应该在密集分子云中的冰粒上形成 , 正如研究人员的工作所建议的那样 , 它的破坏半衰期约为 104 到 105 年 , 这比云本身的预期寿命要短 , 这种相对较短的半衰期可能导致在陨石样品中无法检测到胸腺苷基 。 值得注意的是 , 这里确定的纯胸腺苷基在稠密云中的半衰期比研究人员确定的纯腺嘌呤的半衰期短 , 腺嘌呤和胸腺苷基半衰期的差异与研究人员的结果并不矛盾 , 确定在室温低能辐射下胸腺苷基的降解速度明显快于腺嘌呤 。 在彗星等物体的情况下 , 吸积到彗星中的胸腺苷基在 1 厘米或更小的深度不会显着存活 , 但会在更深的深度存活 。
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