柯伊伯帶是一個巨大的圓盤，充滿了包括冥王星在內的冰冷的天體，位於我們太陽系中海王星軌道之外，在其天體上表現出一種耐人尋味的色調，從鮮明的白色到深紅色的色調。這種獨特的顏色範圍，在所有太陽系天體中是獨一無二的，長期以來一直是個謎。科學家們的主流理論是，不同的顏色可能來自於銀河系宇宙射線對有機材料的持久輻射。

由夏威夷大學馬諾亞分校化學系的研究人員領導的一項新研究複製了柯伊伯帶的環境，發現是什麼導致了柯伊伯帶物體富含碳氫化合物表面的顏色陣列，為天體物理學中一個長期存在的問題提供了一個解決方案。這項研究最近發表在《科學進展》雜誌上。

由Ralf I. Kaiser教授領導的研究小組在馬諾亞大學進行了這項尖端研究。他們使用超高真空輻照實驗，並進行了全面的分析，以研究在類似柯伊伯帶的條件下，銀河系宇宙射線加工碳氫化合物，如甲烷和乙炔，在分子水平上的顏色演變及其來源。

芳香族（具有融合的苯環的有機分子）結構單元攜帶多達三個環，例如在化合物菲、亞苯和苊中，彼此之間通過缺氫橋連接，被發現在產生紅色方面起著關鍵作用。華盛頓大學的實驗證明了銀河系宇宙射線處理碳氫化合物的分子復雜程度，並深入了解了暴露在輻射下的冰塊在生物前體分子的早期生產中所起的作用，這種分子參與了產生另一種分子的化學反應。

“這項研究是系統地解開負責柯伊伯帶天體富含碳氫化合物表面的分子單元載體的關鍵第一步，”Kaiser說。”由於天文探測也在柯伊伯帶天體的表面檢測到瞭如氨、水和甲醇之類的物質，因此對這些冰的宇宙射線處理的進一步實驗有望揭示柯伊伯帶天體在分子水平上的真正顏色多樣性的性質。”