铱元素的神奇际遇

2022/11/28 9:07:51

铱是铂族金属之一,在地壳中仅含千万分之一。都说物以稀为贵,由于其含量稀少,冶炼不易,铱元素向来有“贵金属”之称。由于其耐腐蚀的身板、岿然不动的脾性,翩翩贵公子铱及其合金、化合物主要应用在工业催化、触点材料、保护涂层材料、电致发光材料等领域。然而,铱元素在远古时期就有着一段神奇的际遇。

铱的性状图

1、铱元素与地外撞击理论的提出

6600万年前,一颗直径约为10公里的小行星撞击了地球,在地球上留下了一个直径约为180公里的陨星坑。这个陨星坑被称为“奇克苏鲁布”,目前处在墨西哥的海岸边。这次撞击导致了地球上75%生物的灭绝。

一般而言,铱元素在地核和地幔中的含量相对地壳来说更充沛些,地壳中的铱元素平均质量比例只有百万分之0.001,表现为极度的亏损,而太阳系中的铱元素含量就更为丰富了,远远超出地球中铱元素的含量。因此他们认为,如此高的铱异常,不大可能是由于地质运动造成的地球内部铱元素溢出,这很有可能与地外物质有关。也就是说,富铱尘埃最终落回到地表,被土壤、植被等吸收富集而造成的铱异常。经过对铱元素含量和分布的进一步研究,最终形成了这套地外撞击理论。这一成果被誉为80年代世界十大自然科学成果之一。

2、恐龙蛋化石中异常的铱元素含量

铱元素含量的多寡常用来作为区分地外物质和地壳物质的指标。恐龙蛋是恐龙在地球上繁衍的主要载体,不仅可以反应恐龙的繁衍习性,而且其在地层中富集埋葬规律也可以反映出恐龙生存时期的古环境信息。科学家对恐龙蛋和围岩处的铱元素含量进行对照比较后,发现铱元素在恐龙蛋化石和对应围岩中的含量都普遍较高;在同一枚蛋化石中,铱元素的含量也不是一致的,一般来说在蛋化石剖面的中、上段,铱元素含量会更高一些。

蛋内铱元素的增高,极有可能是通过食物渠道的富集作用进入到恐龙体内的。即在恐龙妈妈体内时,铱元素就通过物质的交换来到了生物体中,母体中的铱元素又传递到恐龙蛋中造成了污染,这些蛋极有可能是一些元素异常而根本无法孵化的“病蛋”。恐龙属于卵生动物,恐龙蛋的孵化成功率直接决定了恐龙种群的繁盛与否。基于以上现象,考古学家们推测:如果是因为铱元素含量过高导致大量恐龙蛋发育受损或不易孵化,在后期的地质作用(如流水搬运)过程中又遭到部分破坏,从而造成恐龙数量锐减也就不足为奇了。

3、铱元素在癌症治疗中的应用

铱Ir(III)配合物在一定程度上可以抑制肿瘤细胞的生长,是有望接替铂类药物的新型抗癌试剂。Ir(III)配合物稳定性高、水溶性好、易于合成和结构修饰,这为研究者们开发微调Ir(III)配合物的结构来改善其抗肿瘤活性提供了方便。光动力治疗(PDT)是抗癌研究领域的新途径,光敏剂选择与使用是光动力治疗的核心要素,提高光敏剂的靶向选择性以及低暗毒性是PDT研究的热点。由于Ir(III)配合物在乏氧条件下依然具有很强的产生氧气的能力,在PDT光敏剂的研发领域备受青睐。

英国华威大学及中国中山大学的科学家使用金属铱研发了一种消灭癌细胞的新方法,而且还不会伤害人体的健康细胞。他们的研究发现已经在德国《应用化学》杂志上发表。研究小组使用金属铱及有机材料制成了一种化合物,该化合物注射进入癌细胞之后能够将癌细胞中的氧气转化为活性的单态氧,该活性氧通过凋亡或坏死来杀死病变部位的细胞。尽管该项研究目前还处在试验阶段,但它为我们提供了全新的思路和方法。

铱元素以其神奇的际遇,向人类揭示着远古的秘密,助力人类面临的难题。在星辰大海和人类共同体面前,铱元素占据着重要的地位。

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