劳伦斯·利弗莫尔国家实验室 旋转钻石砧座实验的新计算模型预测，木星的潮汐引力对木卫二和土卫二等卫星施加的压缩剪切力，可能会在它们岩石覆盖的冰壳中形成益生元化学的自然反应堆
信用:维罗妮卡陈/LLNL 类似木星的行星在其岩石覆盖的冰封卫星上的潮汐引力所产生的巨大压缩剪切力，可能会形成一个天然的反应堆，驱使简单的氨基酸聚合成更大的化合物
这些极端的机械力极大地增强了分子凝聚反应，为地球和其他岩石行星上生命的化学起源开辟了一个新的可能领域
这是劳伦斯·利弗莫尔国家实验室科学家的一项新研究的结论，他们探索了压缩剪切可能驱动益生元化学的假设
这项研究发表在《化学科学》杂志上，并出现在第30期的封面上，是2020年化学科学热点文章集的一部分
机械驱动化学或机械化学是一个相对较新的领域
“众所周知，压缩剪切力会加速固体材料中的物理和化学转化，”该项研究的主要作者、LLNL化学家布拉德·斯蒂尔说，“但我们对这些过程是如何发生的知之甚少，尤其是对于像氨基酸这样的简单的益生元分子，它们可能有连接在一起的倾向
" 作为一个测试案例，研究小组把重点放在甘氨酸上，这是最简单的蛋白质形成氨基酸，也是天体物理冰体的一种已知成分
“我们选择研究甘氨酸，因为它是理解机械化学多肽合成基础的有用简化模型，”LLNL科学家尼尔·戈德曼说，他是这项研究的作者之一
为了在如此不寻常的条件下探索化学，该团队在实验室实验的基础上开发了一种新的计算机建模方法
金刚石砧座室是一种成熟的实验工具，通过在两颗金刚石之间压缩样品来获得极高的压力
旋转数模转换器(或称旋转数模转换器)通过旋转其中一颗钻石来增加剪切分量
“我们开发了一个虚拟的RDAC，使机械化学的快速计算化学模拟成为可能，”设计和协调这项研究的LLNL化学家马特·克朗布莱德说
通过对虚拟RDAC中甘氨酸的许多计算机模拟，一幅清晰的画面开始浮现
在一定压力以上，每一次剪切模拟都预测到大聚合物分子的形成
其中最简单的多肽是甘氨酰甘氨酸
还发现了许多其他复杂分子，包括环状分子和带有手性中心的分子
作者之一、LLNL科学家Will Kuo说:“我们的研究揭示了一种来自如此简单分子的令人惊讶的复杂化学反应。”
这项工作指出，压缩剪切力是有机材料中新的和不寻常的化学物质的潜在驱动力
压缩剪切条件在许多情况下达到，例如在冲击、爆炸和大应变下的材料中
虚拟RDAC方法将能够在这种条件下对其他材料的机械化学进行快速预测
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