追溯地球之外 – 太空FT-IR

無論是在太空還是在地球上，都可利用FT-IR光譜來確定隕石和其他地外天體的組成成分。

例如，它可分析隕石中的有機碳，還可以幫助我們進一步探索關于地球之水從何而來。通過布魯克LUMOS II和HYPERION IIFT-IR顯微紅外光譜儀，我們可以將太空帶到您實驗室的工作臺上。

圖2：布魯克LUMOS II和HYPERION II FT-IR顯微鏡將太空研究帶到地球上

來自紐約和橫濱的研究人員利用基于同步加速器的FT-IR顯微鏡，研究墜落在塔吉什湖（Tagish Lake）的隕石。¹

相關論文研究了礦物與有機質之間的空間和光譜關系。為此，研究人員實現了HYPERION 3000與Vertex 70 FT-IR光譜儀的結合使用。作者揭示了隕石顆粒的層狀硅酸鹽中脂肪族碳氫（C-H）和羥基（OH）化合物之間的空間聯系。

這意味著什么呢？尤其值得一提的是硅酸鹽與有機質之間的聯系，為隕石及其母體中有機質的起源和演化提供了可能的線索。事實上，結果可能表明層狀硅酸鹽：

1. 在有機質的合成中充當反應表面

2. 保護有機質不被氧化

來自圖3的細節¹。分子官能團的綜合紅外圖像。

a) 顆粒的可見顯微圖像，b) 1180–850cm^-1對應于硅酸鹽中的Si-O延伸，e) 3000–2800cm^-1對應于脂肪族 C-H延伸。圖像的顏色代表吸光度，紅色代表最高，紫色代表最低。

這一令人激動的發現為我們了解太陽系的歷史和有機質的演化提供了嶄新而有價值的見解。

另一個令人不解的問題是：水是如何來到地球和太陽系其他行星的？大概是“背負”在碳質球粒隕石（CC）的背上——像撞擊體一樣。

藝術家對于水是如何來到地球的概念圖。圖片來自《地球如何變得宜居》，由Inga K?hler博士提供。

但對于這些水被捕獲的機制，迄今尚不清楚。假定水是被貯存在撞擊熔融物（如撞擊玻璃狀物質）中。為了揭示這背后的可能機制，來自布朗大學的科學家進行了極高速撞擊實驗。²他們向無水浮石靶標發射葉蛇紋石彈，以模擬水到達行星的過程。

他們利用布魯克的LUMOS FT-IR顯微鏡透射模式分析了反應產物。使用FT-IR測定水的豐度和形態，通過分析3570 cm^-1和1630 cm^-1波長附近的吸收帶計算總溶解水和溶解為分子態的H₂O。通過分析4500 cm^-1波長附近的吸收帶計算溶解為游離態OH的水。

圖A所示為反應產物的拋光顆粒。彩色方框對應于圖B和圖C中的FT-IR光譜。²

這些令人興奮的實驗表明，類CC隕石發射體將其相當大量（30%）的原始水提供給了硅酸鹽結構體。