2025-08-04 13:53来源:本站
悉尼,10月26日(对话):由美国麻省理工学院的研究人员领导的一个研究小组在遥远的星际气体和尘埃云中发现了含有碳的大分子。对于我们这些保存着已知星际分子列表的人来说,这是令人兴奋的,因为我们希望能够弄清楚生命是如何在宇宙中出现的。
但它不仅仅是另一个分子的收集。今天发表在《科学》杂志上的研究结果表明,复杂的有机分子(含碳和氢)很可能存在于形成太阳系的寒冷、黑暗的气体云中。此外,这些分子在地球形成后一直保持在一起。这对我们了解地球上生命的早期起源非常重要。
这种分子被称为芘,是一种多环芳烃,简称PAH。这个听起来很复杂的名字告诉我们这些分子是由碳原子环组成的。碳化学是地球上生命的支柱。人们早就知道多环芳烃在星际介质中含量丰富,因此它们在地球上碳基生命形成的理论中占有重要地位。
我们知道太空中有许多大型多环芳烃,因为天体物理学家已经在可见光和红外光下发现了它们的迹象。但我们不知道具体是哪种多环芳烃。芘是目前在太空中检测到的最大的多环芳烃,尽管它被称为“小”或简单的多环芳烃,只有26个原子。长期以来,人们一直认为这些分子无法在恒星形成的恶劣环境中生存,因为一切都沐浴在新生太阳的辐射中,破坏了复杂的分子。
事实上,由于这个原因,人们一度认为超过两个原子的分子不可能在太空中存在,直到它们真正被发现。此外,化学模型显示,芘一旦形成就很难被破坏。
去年,科学家们报告说,他们在太阳系小行星龙宫的样本中发现了大量的芘。他们认为,至少有一部分来自太阳系形成之前的冷星际云。那么,为什么不去另一个寒冷的星际云中寻找一些呢?天体物理学家面临的问题是,我们没有直接探测芘的工具——射电望远镜看不见它。
该团队检测到的分子被称为1-氰芘,我们称之为芘的“示踪剂”。它是由芘与氰化物相互作用形成的,这在星际空间中很常见。研究人员利用西弗吉尼亚州的格林班克望远镜观察了金牛座中的金牛座分子云(TMC-1)。与芘本身不同,1-氰芘可以通过射电望远镜探测到。这是因为1-氰芘分子充当小型无线电波发射器——地球无线电台的微型版本。
当科学家们知道了1-氰芘和芘的比例后,他们就可以估计出星际云中芘的含量。
他们发现了大量的芘。重要的是,在金牛座分子云中的这一发现表明,在寒冷、黑暗的分子云中存在着大量的芘,这些分子云后来形成了恒星和太阳系。
我们正在逐渐构建地球上生命如何进化的图景。这幅图告诉我们,生命来自太空——至少,形成生命所需的复杂有机、前生物分子来自太空。正如“龙宫”的发现所显示的那样,芘在与恒星诞生相关的恶劣条件下存活下来,这是这个故事的重要组成部分。
简单的生命——由单个细胞组成——在地球的化石记录中(从地质学和天文学的角度来看)几乎是在地球表面冷却到足以使复杂分子不蒸发之后立即出现的。这发生在37亿年前,在地球大约45亿年的历史中。
简单生物体在化石记录中出现得如此之快,根本没有足够的时间让化学从仅仅由两三个原子组成的简单分子开始。金牛座分子云中1-氰芘的新发现表明,复杂分子确实可以在太阳系形成的恶劣条件下存活下来。因此,当芘在37亿年前出现在早期地球上时,它可以形成碳基生命的支柱。
这一发现也与过去十年的另一项重要发现有关——星际介质中的第一个手性分子——环氧丙烷。我们需要手性分子来让早期地球表面的简单生命形式进化。到目前为止,我们关于地球早期生命分子来自太空的理论看起来还不错。(对话)