北京時間12月3日23時10分,嫦娥五號上升器從月面起飛,攜帶月球樣品成功進(jìn)入預(yù)定環(huán)月軌道,這是中國首次實(shí)現(xiàn)地外天體起飛。點(diǎn)火起飛前,嫦娥五號著上組合體實(shí)現(xiàn)月面五星紅旗展開,這是中國在月球表面首次實(shí)現(xiàn)五星紅旗的“獨(dú)立展示”。這面閃耀月球的五星紅旗(展開系統(tǒng))重量只有1公斤,在正負(fù)150攝氏度的溫差下仍能“保持本色”?!袊請缶W(wǎng) 知乎上對此有個話題“嫦娥五號在月球上展開國旗,你有什么想說的?”作為中國人看到這個新聞我們自然是由衷地驕傲,而且細(xì)想之下,這在月球上亮出的五星紅旗和我們的植物也有關(guān)系呢。要想使五星紅旗保持顏色鮮艷,必須要克服月球上的極端條件:極大的溫差和特別強(qiáng)的紫外線輻射,對于前者,和植物關(guān)系不大,畢竟地球上沒有任何一種植物可以承受這種極端的溫度;而對于后者,追溯其淵源,很可能是從植物細(xì)胞中找到的靈感。 紫外線里蘊(yùn)含著大量能量,常見的紡織品很容易發(fā)生材料脆損、顏色褪色,所以市面上的防曬衣都會加一層紫外線吸收劑——三嗪類化合物,這些紫外線吸收劑含有大量的共軛體系(就是下面化學(xué)結(jié)構(gòu)式中的單鍵、雙鍵交替的結(jié)構(gòu))可以吸收紫外線、保護(hù)纖維。而到了月球的極端環(huán)境,通常的紫外吸收劑就不夠了,需要威力更大的物質(zhì)才能發(fā)揮作用,芳綸中含有大量的共軛體系,再經(jīng)過特殊的染色處理,就可以避免纖維脆損、褪色了。 三嗪類化合物 芳綸化學(xué)結(jié)構(gòu) 以上這些紫外線吸收劑是模擬生物體內(nèi)的一些物質(zhì)人工合成的。每個生物細(xì)胞內(nèi)都天然存在“紫外線吸收劑”,例如核酸中的嘌呤、嘧啶堿基以及蛋白質(zhì)中的苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸等含有苯環(huán)的氨基酸都有共軛體系,因此都能吸收紫外線。可以說生物都是自帶“防曬服”的,如果沒有這些分子,生物暴露在陽光中都會有致命的危險。 這些具有共軛體系的堿基和氨基酸是生物體的基本組分,除此以外,很多植物還會生產(chǎn)更多的紫外線吸收劑,例如花青素?;ㄇ嗨胤肿又写嬖诟叨确肿庸捕篌w系,在紫外與可見光區(qū)域均具較強(qiáng)吸收,由于它們吸收了很大一部分光,從而可以避免植物組織被強(qiáng)光灼傷。 花青素 花青素在自然狀態(tài)下多與多種單糖類形成花色苷,在不同酸堿度下有不同的顏色,酸性時呈紅色,中性時呈紫色,堿性較高時呈藍(lán)色。所以看似嬌嫩的花朵其實(shí)是有很強(qiáng)大的“保護(hù)盾”保護(hù)的,陽光越強(qiáng)烈,顏色越鮮艷,是因?yàn)橹挥泻铣筛嗟幕ㄉ眨拍軕?yīng)對強(qiáng)烈的紫外線。 既然是糖苷類物質(zhì),如果糖類不足,則無法形成足夠的花色苷。秋天植物體內(nèi)積累的糖類大大增加,就合成很多花色苷。寫到這里,大家也就明白為什么秋色那么絢爛多彩了吧? 能夠忍受零度以下低溫和較強(qiáng)紫外線的羽衣甘藍(lán)是植物中的強(qiáng)者,為了抗凍,羽衣甘藍(lán)會合成很多糖類,因此產(chǎn)生很多花色苷,也就呈現(xiàn)了冬天難得的粉紅濃紫的色彩。 人體內(nèi)也有類似結(jié)構(gòu)的紫外線吸收劑——黑色素,這是防止紫外線傷害的有效屏障。而為了防止曬黑,就要在紫外線到達(dá)皮膚之前對它實(shí)施有效攔截,于是人們找到了具有共軛結(jié)構(gòu)的化學(xué)物質(zhì),作為防曬霜中的主要成分。 從防曬霜到航天科技,靈感都來自自然界。生命中蘊(yùn)含著無窮的智慧,生命科學(xué)永遠(yuǎn)是人類科技進(jìn)步的源泉。 參考文獻(xiàn) [1]二氧化硅,嫦娥五號在月球上展開國旗,你有什么想說的?知乎 [2]梁晶晶,張慧茹,孫晉良,任慕蘇,鄒新國,唐志勇.芳香族聚酰胺織物抗紫外老化的研究[J].合成纖維,2011,40(03):1-4. |
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