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翻譯：張瀚之

校對：牧夫校對組

編排：陶邦惠

后臺：朱宸宇

https://www.space.com/astronomy/astronomers-discover-raw-materials-for-life-can-form-in-planetary-systems-even-before-stars

天文學(xué)家們最新發(fā)現(xiàn)的、迄今為止在太空中探測到的最大多環(huán)芳香烴——氰冠烯的示意圖。

圖片來源：美國國家科學(xué)基金會/美國大學(xué)天文聯(lián)合會/美國國家射電天文臺/P. Vosteen

天文學(xué)家們最近在深空中了發(fā)現(xiàn)一種大型芳香分子——一次宇宙化學(xué)的重大突破。這些分子非常可能是那些會向行星系統(tǒng)提供碳，從而支持生命所需分子的源頭。

這種名為氰冠烯的分子，屬于一類碳基有機化合物——多環(huán)芳香烴（PAHs）。它們由多個融合的芳香環(huán)組成，這些環(huán)結(jié)構(gòu)中的電子在雙鍵碳原子之間共享，給予了他們獨特的化學(xué)穩(wěn)定性。

美國國家射電天文臺在一份聲明中表示：“人們認(rèn)為，多環(huán)芳香烴“鎖”住了宇宙中相當(dāng)一部分碳元素，并在促成恒星和行星形成的化學(xué)過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。在此之前，人類僅在太空中探測過到很小的PAHs，而這項新發(fā)現(xiàn)大大拓展了我們已知的宇宙中的PAH尺寸范圍。”

天文學(xué)家們確定氰冠烯可以在太空的低溫條件下，通過冠烯與高活性氰基自由基之間的反應(yīng)高效合成。這意味著，構(gòu)建復(fù)雜有機物的化學(xué)過程甚至可以在恒星誕生之前發(fā)生。氰冠烯這類“前生物分子”是恒星和行星形成早期的極為關(guān)鍵且大量存在的生物分子。

這次的氰冠烯是在金牛座分子云（TMC-1）中，由美國國家射電天文臺的綠岸望遠(yuǎn)鏡（GBT）識別出來的。這個恒星形成區(qū)位于金牛座和御夫座，之前他們就因為自己豐富而復(fù)雜的化學(xué)環(huán)境而聞名。

綠岸望遠(yuǎn)鏡

圖片來源: NSF/AUI/NSF GBO/J. Seymour

綠岸望遠(yuǎn)鏡位于西弗吉尼亞州的格林班克，是世界上最大且可全方位轉(zhuǎn)動的射電望遠(yuǎn)鏡。它高達(dá)148米（485英尺），直徑100米（330英尺），是探測深空微弱射電信號（包括氰冠烯等分子發(fā)出的信號）的重要工具。

不同于收集可見光的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，GBT專門用于探測射電波。這種電磁輻射的波長要長得多，而且她們通常來自像TMC-1這樣的寒冷、致密的星際區(qū)域，這些地方被認(rèn)為很有可能正孕育著新恒星和復(fù)雜的有機分子。

為了在太空中識別某個特定分子，我們首先要在實驗室里測量它的微波光譜。每種分子都有獨一無二的“指紋”，也就是他們在射電光譜中表現(xiàn)能級躍遷譜線的獨特模式。只要有他們的指紋數(shù)據(jù)，天文學(xué)家們就可以利用GBT收集的射電波，尋找并匹配與目標(biāo)指紋相符的信號。

在氰冠烯的研究中，研究人員在GBT的數(shù)據(jù)里找到了多條完全匹配的譜線，遠(yuǎn)超隨機概率。超高的重合率給了我們足夠的信心：這種分子在TMC-1實實在在的存在。這份信心也給人們開啟了尋找更大規(guī)模的PAHs及相關(guān)分子的大門。

現(xiàn)在確定了他們的存在后，天文學(xué)家們?nèi)缃裼葹殛P(guān)注這些分子結(jié)構(gòu)在星際空間中受紫外光、宇宙線及沖擊作用時，會如何演化、分解或與其他分子相互作用。

麻省理工學(xué)院化學(xué)系、哈佛-史密森天體物理中心研究員、這項研究的第一作者加比·溫澤爾表示：“每一次新的探測，都讓我們更接近于理解宇宙中復(fù)雜有機化學(xué)的起源，甚至可以說是生命基本組成本身的起源。”

這項研究于本月在阿拉斯加安克雷奇召開的美國天文學(xué)會第246屆年會上發(fā)布。

責(zé)任編輯：郭皓存

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火星上的暗沙瀑布

圖片來源：NASA, HiRISE, MRO, LPL (U. Arizona)

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