首次在太空中发现前所未有的复杂分子

2021年4月5日10:15:50 评论 6

首次在太空中发现前所未有的复杂分子

文章来源:原则

科学家认为,太空中约10%~25%的碳以大分子形式存在,称为多环芳烃(PAHs)。多环芳烃是一种含有至少两个碳环的分子。自20世纪80年代以来,天文学家通过红外观测获得了一些间接表明这些分子在空间丰富的证据,但他们没有直接在空间探测到这些分子。

自20世纪60年代以来,射电天文学成为探索空间分子的主要力量。然而,强大到足以探测大分子如多环芳烃的射电望远镜直到最近十年才出现。这些望远镜可以捕捉分子的旋转光谱(分子在空间移动时发出的光的模式),通过旋转光谱,科学家可以将其与地球实验室观察到的相同分子的光谱进行比较。一旦找到匹配光谱,就可以确定旋转光谱是从哪种分子发出的,通过它的谱线强度和不同部分的相对强度就可以知道这个分子在空间中的含量和温度。

首次在太空中发现前所未有的复杂分子

现在,天文学家通过分析绿岸射电望远镜观测一个叫做金牛座分子云(TMC-1)的空间获得的数据,证实了星际云中存在多环芳烃。这是人类首次发现可以解释星际介质中生命起源的多环芳烃分子。

长期以来,人们一直认为多环芳烃只有在高温下才能有效形成。在地球上,它们是燃烧化石燃料时产生的污染物,也是烧烤蔬菜或肉类燃烧时形成的致癌物。在太空中,科学家认为它们主要是在垂死恒星的大气中形成的。

首次在太空中发现前所未有的复杂分子

然而,距地球约450光年的TMC-1实际上是一个寒冷而黑暗的星际云,其温度仅比绝对零度高约10K,那里的恒星甚至还没有开始形成。这意味着多环芳烃分子可能在比预期更低的温度下形成。因此,多环芳烃不仅可能由垂死的恒星产生,还可能由更小的分子在局部组装而成。

这项新研究的科学家们已经研究TMC-1好几年了。2018年,研究小组的一名成员观察到迹象表明TMC-1星际云含有苄腈(一种连接在腈基上的六碳环)。在新的研究中,研究人员通过分析观察到的数据证实了苄腈的存在。

而且,通过分析绿岸射电望远镜的观测数据,他们不仅确认了苯甲腈,还发现了两种多环芳烃的特征,分别称为1-萘甲腈和2-萘甲腈,它们由两个稠合的苯环组成,其中一个与一个腈基相连。这个结果发表在3月19日出版的《科学》杂志上。

事实上,在过去的七个月里,研究人员已经发表了九篇论文来说明这项新的研究。这些论文还详细公开了1-氰基环戊二烯、HC11N、2-氰基环戊二烯、HC4NC等一系列分子。他们在TMC-1中发现的。这些结果让天文学家很高兴,他们似乎无意中打开了一个隐藏在太空中的巨大分子仓库。

首次在太空中发现前所未有的复杂分子

探测这些分子是天体化学的一大飞跃。在此之前,科学家很难了解这些分子的详细化学机制,知道它们如何与其他分子反应,推测它们在恒星和行星形成中的作用,探索它们最终是如何参与形成生命的碳循环的。新的结果为回答这些问题带来了希望。

接下来,研究人员计划进一步研究这些多环芳烃是如何形成的,以及它们在太空中是如何反应的。他们计划通过强大的绿岸射电望远镜继续探测TMC-1。一旦获得更多的观察结果,这些信号将与实验室数据相匹配。

研究人员认为,这些分子只是隐藏在星际介质中的冰山一角。他们希望通过这样的研究,能够掌握更多存在于星际空间的分子。我们对这些分子了解得越多,它们就越有可能在太空中拼凑出化学反应网络。

#创意团队:

编译:北斗二号

#参考来源:

https://chemistry . MIT . edu/chemistry-news/find-in-space-complex-碳基分子/

https://www .science news . org/article/碳环-分子-生命-发现-空间-首次

https://pweb . CFA . Harvard . edu/news/scientists-under-warehouse-full-complex-molecules-never-seed-space

#图像来源:

封面照片:布雷特麦奎尔

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匿名

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