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一项新技术进一步阐明了这个古老的问题：地球上生命的起源是什么?

在地球上形成生命之前，即科学家所说的前生命状态，大气层的密度较低。这意味着来自太空的高能辐射是无处不在的电离分子。一些人假设，含有尿素(一种形成核碱基所必需的有机化合物)的小水坑暴露在这种强烈的辐射下，导致尿素转化为反应产物。它们将成为生命的基石：DNA 和 RNA。

但为了更多地了解这个过程，科学家们需要进一步深入研究尿素电离和反应背后的机制，以及反应途径和能量耗散。

一个国际合作小组，由通讯作者钟寅(目前担任东北大学国际同步辐射创新智能中心(SRIS)副教授)以及来自日内瓦大学(UNIGE)和苏黎世联邦理工学院(ETHZ)的同事组成，汉堡大学通过创新的 X 射线光谱方法揭示了更多信息。

该技术利用高次谐波产生光源和亚微米液体平面射流，使研究人员能够以无与伦比的时间精度检查液体中发生的化学反应。至关重要的是，这种突破性的方法使研究人员能够在飞秒水平(即万亿分之一秒)研究尿素分子的复杂变化。

“我们首次展示了尿素分子电离后如何反应，”尹说。“电离辐射会损害尿素生物分子。但是在耗散辐射能量时，尿素会经历飞秒时间尺度的动态过程。”

先前检查分子反应的研究仅限于气相。为了将其扩展到水环境，即生化过程的自然环境，该小组必须设计一种能够产生超薄液体射流的装置，其厚度小于百万分之一米，在真空。较厚的射流会吸收部分 X 射线，从而阻碍测量。

首席实验员尹认为，他们的突破不仅仅回答了地球上生命是如何形成的。它还在原子化学这一新颖的科学领域开辟了一条新途径。“更短的光脉冲对于实时了解化学反应并突破原子化学的界限是必要的。我们的方法使科学家能够观察分子电影，跟踪整个过程的每一步。”

该小组的研究结果详情发表在 2023 年 6 月 28 日的《自然》 杂志上。

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