世界不思議

丹麥科學家們在大氣中,找到一種全新的高反應性化學物質


我們所吸入的每一大口空氣大部分都是由氮氣、大量氧氣以及少量的二氧化碳所組成。但是,組成這大氣湯的所有成分,可以說是記載了不同化合物與元素的一套完整百科全書,而有些成分我們只能夠猜測。然而,這些謎團之一正獲得關注。

化學家們已證明說,一種稱作有機三氧化二氫(organic hydrotrioxide)的反應性化合物存在於大氣當中,而雖然這些化合物僅僅存在非常短暫的時間,但是它們可能有我們所不知道的影響。

事實上,根據研究人員的計算,當正在讀這篇文章時,你就吸進了數十億個分子。實際上,這到底對人的健康、更別提對我們地球的健康,有什麼樣的影響,這都還不清楚。但是既然,我們已剛好發現這種在地球大氣中的新成分,那就值得深入調查。

丹麥哥本哈根大學(University of Copenhagen)的化學家亨利克·格魯姆·卡耶爾加德教授(Henrik Grum Kjærgaard)說:「這些化合物一直都在我們周遭,只是我們並不知道它們而已。但事實上,我們現在有了證據,證明這些化合物已形成並存活了一段特定的時間。這代表我們可能可以研究它們的影響,而如果它們最後是危險的,我們也能做出回應。」

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很常,在化學當中,只要加入單一個新成分,就可以從根本上改變一種材料的行為模式。

以水為例,由於它的一對氫與氧反應的方式,有機化學可以混合並轉成一種不斷演化的現象,我們稱之為生命。但是,只要再多一個氧,我們就會得到過氧化氫,一種反應性更強的化合物,可能會撕裂生命。

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若將再多一個氧加到這個反應性強的小分子的話,就會得到三氧化二氫。要製作出它,你只需要正確的實驗室儀器、一些飽和的有機化合物、以及一些乾冰。

這不完全是那種用來調味瑪格麗特(margarita)的派對技巧,不過化學家們使用了他們的製造技術來產生特定風味的分子氧,作為產生各種其他物質的步驟。

由於反應性非常高,三氧化二氫是否可以輕易地在大氣中形成穩定的結構,這一直是個開放的問題。這也不僅僅是學術上的猜測而已。如此多我們大氣運作的方式,從它影響個人健康的複雜方式,到大規模影響全球氣候的方式,都是來自大氣中微量材料間互動的方式。

哥本哈根大學的另一名化學家克里斯汀·莫勒助理教授(Kristan H. Møller)說:「大部分人類活動會導致化學物質被排放到大氣中。所以,如果我們要能夠預測,我們的行動會如何影響未來的大氣的話,對決定大氣化學的反應的知識是很重要的。」

現在,研究團隊的調查,提供了第一筆直接觀察到三氧化二氫的紀錄。這些三氧化二氫是在大氣環境下,從數種已知存在於大氣中的物質所形成的。這讓他們能夠研究這個化合物可能被合成的方式、它能夠在大氣中存活多久、以及它是如何衰退的。

其中一種這樣的排放物為異戊二烯(isoprene),它能夠在大氣當中反應,而產生大約每年 1000 萬噸的三氧化二氫。

雖然,這只是其中一個潛在的來源。根據研究團隊的計算,理論上,幾乎任何化合物都可能在形成大氣中的三氧化二氫上扮演著角色,而這些三氧化二氫能夠在少至幾分鐘多至數小時內維持完整。在那個時間內,它們可以作為強大的氧化劑,而參與很多其他反應。比方說,有些三氧化二氫會藏匿於漂浮於風中的微固體中。

卡耶爾加德教授說:「很容易想像得到,新的物質會形成於、吸入有害的氣懸膠中。但是還需要更進一步的調查,來證實這些可能的健康影響。」

由於氣懸膠也會影響地球反射太陽光的方式,知道它們內部的化學會如何導致它們成長或衰退,可能可以改變我們如何建立氣候模型。

毫無疑問,進一步的研究會開始弄清楚,三氧化二氫在我們地球的大氣中所扮演的角色。如哥本哈根大學的研究人員陳菁博士(Jing Chen,音譯)所述,這真的只是開端而已。

陳博士說:「確實,圍繞著我們的空氣,是很錯綜複雜的化學反應。身為研究人員,若是我們要在找尋答案上更加厲害的話,我們必須保持開放心胸。」

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