韦伯望远镜首次探测到关键的碳分子是所有已知生命的基础

2023-06-27 16:27:00 来源：cnBeta

一个国际科学家团队利用美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜首次在太空中探测到一种新的碳化合物。该分子被称为甲基阳离子（发音为cat-eye-on）(CH3+)，它很重要，因为它有助于形成更复杂的碳基分子。在一个年轻的恒星系统中检测到了甲基阳离子，该系统有一个名为 d203-506 的原行星盘，位于猎户座星云中约 1,350 光年之外。

碳化合物构成了所有已知生命的基础，因此对于致力于了解生命在地球上如何发展以及生命如何在宇宙其他地方发展的科学家来说特别有趣。韦伯以新的方式开启了星际有机（含碳）化学的研究，这是许多天文学家强烈着迷的领域。

【资料图】

这张由韦伯的 NIRCam（近红外相机）拍摄的图像显示了猎户座星云的一部分，即猎户座吧。在这个区域，来自左上角的梯形星团的高能紫外线与密集的分子云相互作用。恒星辐射的能量正在慢慢侵蚀猎户座条，这对新生恒星周围形成的原行星盘中的分子和化学成分产生了深远的影响。

在这张图像中，有一个名为 d203-506 的年轻恒星系统，它有一个原行星盘。天文学家首次利用韦伯在该圆盘中检测到一种称为甲基阳离子的碳分子。该分子很重要，因为它有助于形成更复杂的碳基分子。图片来源：ESA/Webb、NASA、CSA、M. Zamani (ESA/Webb)、PDRs4ALL ERS 团队

从理论上讲，CH3+ 特别重要，因为它很容易与多种其他分子发生反应。因此，它就像一个“火车站”，分子可以在其中停留一段时间，然后再朝许多不同的方向之一与其他分子发生反应。由于这一特性，科学家怀疑 CH3+ 构成了星际有机化学的基石。

韦伯的独特功能使其成为寻找这一关键分子的理想天文台。韦伯精湛的空间和光谱分辨率及其灵敏度，都为团队的成功做出了贡献。特别是，韦伯对 CH3+ 的一系列关键发射线的检测巩固了这一发现。

科学团队成员、法国巴黎萨克雷大学的玛丽-艾琳·马丁-德鲁梅尔 (Marie-Aline Martin-Drumel) 表示：“这一检测不仅验证了韦伯令人难以置信的灵敏度，而且还证实了 CH3+ 在星际化学中的核心重要性。”

这张来自韦伯 MIRI（中红外仪器）的图像显示了猎户座星云的一小部分区域。该视图的中心是一个年轻的恒星系统，其原行星盘名为 d203-506。一个国际天文学家团队首次在 d203-506 中检测到一种称为甲基阳离子的新碳分子。图片来源：ESA/Webb、NASA、CSA、M. Zamani (ESA/Webb)、PDRs4ALL ERS 团队

虽然 d203-506 中的恒星是一颗小型红矮星，但该系统受到来自附近炽热、年轻、大质量恒星的强烈紫外线 (UV) 的轰击。科学家认为，大多数行星形成盘都会经历一段如此强烈的紫外线辐射时期，因为恒星往往成群结队地形成，其中通常包括大量产生紫外线的恒星。

通常情况下，紫外线辐射会破坏复杂的有机分子，在这种情况下，CH3+ 的发现似乎令人惊讶。然而，研究小组预测，紫外线辐射实际上可能为 CH3+ 的形成提供必要的能量来源。一旦形成，它就会促进额外的化学反应以构建更复杂的碳分子。

总体而言，该团队指出，他们在 d203-506 中看到的分子与典型的原行星盘有很大不同。特别是，他们无法检测到任何水的迹象。

“这清楚地表明紫外线辐射可以完全改变原行星盘的化学成分。它实际上可能在生命起源的早期化学阶段发挥着关键作用，”该研究的主要作者、位于图卢兹的法国国家科学研究中心的奥利维尔·贝尔内 (Olivier Berné) 阐述道。

这些研究结果来自 PDRs4ALL 早期发布科学计划，已发表在《自然》杂志上。

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