追溯地球之外 – 太空FT-IR
詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡雖然才服役了幾天，但已在采集壯觀的地外紅外圖像。 圖1：詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡捕捉到的船底座星云的“宇宙懸崖”。 這些圖像只是望遠(yuǎn)鏡所能提供的信息的一小部分。它還能產(chǎn)生能夠提供太陽(yáng)系和遙遠(yuǎn)銀河系的重要信息的紅外光譜。因此，我們無(wú)需前往外太空去采集紅外光譜和成像研究地外空間。 不必一直仰望星空……
無(wú)論是在太空還是在地球上，都可利用FT-IR光譜來(lái)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(jī)碳，還可以幫助我們進(jìn)一步探索關(guān)于地球之水從何而來(lái)。通過(guò)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(shí)驗(yàn)室的工作臺(tái)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 太空中的有機(jī)質(zhì)是如何形成的？ 來(lái)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(guān)論文研究了礦物與有機(jī)質(zhì)之間的空間和光譜關(guān)系。為此，研究人員實(shí)現(xiàn)了HYPERION 3000與Vertex 70 FT-IR光譜儀的結(jié)合使用。作者揭示了隕石顆粒的層狀硅酸鹽中脂肪族碳?xì)洌–-H）和羥基（OH）化合物之間的空間聯(lián)系。 這意味著什么呢？尤其值得一提的是硅酸鹽與有機(jī)質(zhì)之間的聯(lián)系，為隕石及其母體中有機(jī)質(zhì)的起源和演化提供了可能的線索。事實(shí)上，結(jié)果可能表明層狀硅酸鹽： 在有機(jī)質(zhì)的合成中充當(dāng)反應(yīng)表面 保護(hù)有機(jī)質(zhì)不被氧化 來(lái)自圖3的細(xì)節(jié)1。分子官能團(tuán)的綜合紅外圖像。 a) 顆粒的可見(jiàn)顯微圖像，b) 1180–850cm-1對(duì)應(yīng)于硅酸鹽中的Si-O延伸，e) 3000–2800cm-1對(duì)應(yīng)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(dòng)的發(fā)現(xiàn)為我們了解太陽(yáng)系的歷史和有機(jī)質(zhì)的演化提供了嶄新而有價(jià)值的見(jiàn)解。 地球之水的起源…… 另一個(gè)令人不解的問(wèn)題是：水是如何來(lái)到地球和太陽(yáng)系其他行星的？大概是“背負(fù)”在碳質(zhì)球粒隕石（CC）的背上——像撞擊體一樣。 藝術(shù)家對(duì)于水是如何來(lái)到地球的概念圖。圖片來(lái)自《地球如何變得宜居》，由Inga K?hler博士提供。 但對(duì)于這些水被捕獲的機(jī)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(zhì)）中。為了揭示這背后的可能機(jī)制，來(lái)自布朗大學(xué)的科學(xué)家進(jìn)行了極高速撞擊實(shí)驗(yàn)。2他們向無(wú)水浮石靶標(biāo)發(fā)射葉蛇紋石彈，以模擬水到達(dá)行星的過(guò)程。 他們利用布魯克的LUMOS FT-IR顯微鏡透射模式分析了反應(yīng)產(chǎn)物。使用FT-IR測(cè)定水的豐度和形態(tài)，通過(guò)分析3570 cm-1和1630 cm-1波長(zhǎng)附近的吸收帶計(jì)算總?cè)芙馑腿芙鉃榉肿討B(tài)的H2O。通過(guò)分析4500 cm-1波長(zhǎng)附近的吸收帶計(jì)算溶解為游離態(tài)OH的水。 圖A所示為反應(yīng)產(chǎn)物的拋光顆粒。彩色方框?qū)?yīng)于圖B和圖C中的FT-IR光譜。2 這些令人興奮的實(shí)驗(yàn)表明，類CC隕石發(fā)射體將其相當(dāng)大量（30%）的原始水提供給了硅酸鹽結(jié)構(gòu)體。 結(jié) 論 未來(lái)幾年，詹姆斯·韋伯望遠(yuǎn)鏡將為我們帶來(lái)許多來(lái)自外太空的寶貴信息和絕美畫(huà)面。我們也可以呆在地面上，在太空探索領(lǐng)域取得突破性的發(fā)現(xiàn)。
