새로운 기술이 오랫동안 지속되어 온 미스터리를 밝혀줍니다. 지구상의 생명체는 어떻게 탄생했나요? 생명체가 지구에 출현하기 전, 즉 연구자들이 생물학적 이전 단계라고 부르는 이 단계에서는 대기의 밀도가 덜했습니다. 이는 우주로부터의 고에너지 방사선이 어디에나 존재하며 분자를 이온화한다는 것을 의미합니다.
핵염기 형성에 중요한 유기 화합물인 요소를 함유한 작은 웅덩이가 이 강렬한 방사선에 노출되면 요소가 반응 산물로 전환된다는 가설이 세워졌습니다. 이러한 생성물은 생명의 구성 요소인 DNA와 RNA입니다.
그러나 이 과정을 더 깊이 이해하기 위해 과학자들은 요소 이온화 및 반응의 메커니즘은 물론 반응 경로 및 에너지 소비에 대한 추가 연구를 수행해야 합니다.
교신 저자인 Yin Zhong(현재 노스이스턴 대학교 국제 싱크로트론 방사선 혁신 및 정보 센터(SRIS) 부교수)과 제네바 대학교(UNIGE), ETH 취리히(ETHZ) 및 함부르크 대학교의 동료들로 구성된 국제 공동 팀은 혁신적인 X선 분광법을 통해 더 많은 정보를 공개했습니다.
이 기술은 고차 고조파 생성 광원과 서브미크론 액체 평면 이젝터를 활용하여 연구자들이 비교할 수 없는 시간 정밀도로 액체에서 발생하는 화학 반응을 조사할 수 있도록 해줍니다. 가장 중요한 것은 이 획기적인 방법을 통해 연구자들이 요소 분자의 복잡한 변화를 펨토초 수준, 즉 1000조분의 1초 단위로 연구할 수 있다는 것입니다.
"우리는 이온화 후 요소 분자의 반응을 처음으로 시연했습니다. 이온화 방사선은 요소 생체분자를 파괴합니다. 그러나 방사선 에너지를 소산하는 과정에서 요소는 펨토초 단위로 발생하는 동적 과정을 거칩니다."라고 Yin은 말했습니다.
분자 반응에 대한 이전 연구는 기체상으로 제한되었습니다. 이 연구를 생화학 공정의 자연 환경인 수성 환경으로 확장하기 위해 팀은 진공에서 두께가 100만분의 1m 미만인 초박형 액체 제트를 생성할 수 있는 장치를 설계해야 했습니다. 두꺼운 액체 흐름은 일부 X선을 흡수하여 측정을 방해합니다.
수석 실험자로 활동하고 있는 인(Yin)은 그들의 돌파구가 지구상의 생명체가 어떻게 형성되었는지에 대한 답만 제시하는 것이 아니라고 믿습니다. 이는 또한 원자화학이라는 새로운 과학에 새로운 길을 열었습니다. "실시간으로 화학 반응을 이해하고 원자화학 분야를 발전시키려면 더 짧은 광 펄스가 필요합니다. 우리의 방법을 통해 과학자들은 분자 영상을 관찰하고 과정의 모든 단계를 추적할 수 있습니다."