天文学家在星际空间中发现复杂的碳分子

由美国麻省理工学院的研究人员领导的一个团队在遥远的星际气体和尘埃云中发现了含有碳的大分子。

对于我们这些保留已知的星际分子希望我们可以弄清楚宇宙中生命是如何产生的。

但它不仅仅是该系列的另一个分子。结果，报告今日期刊科学》表明，复杂的有机分子（含碳和氢）可能存在于构成我们太阳系的寒冷、黑暗的气体云中。

此外，这些分子一直保持在一起，直到地球形成之后。这对于我们理解地球上生命的早期起源非常重要。

难以销毁，难以检测

有问题的分子被称为芘，一种多环芳烃或简称 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。长期以来，人们一直知道 PAH 在星际介质中含量丰富，因此，它们具有突出的特色在地球上碳基生命如何形成的理论中。

我们知道有太空中的许多大型 PAH因为天体物理学家已经在可见光和红外光中检测到它们的迹象。但我们不知道它们可能特别是什么 PAH。

芘现在是在太空中检测到的最大的 PAH，尽管它是所谓的“小”或简单的 PAH，有 26 个原子。长期以来，人们一直认为这种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，人们曾经认为两个以上原子的分子不可能存在于太空中，直到他们真正被找到.此外，化学模型显示芘非常难以摧毁一旦形成。

去年，科学家们报告他们发现了大量的芘在小行星我们自己的太阳系中的 Ryugu。他们争辩说，至少有一部分一定来自我们太阳系之前的寒冷星际云。

那么，为什么不看看另一个寒冷的星际云来找到一些呢？天体物理学家面临的问题是，我们没有直接探测芘的工具——射电望远镜看不到它。

使用示踪剂

该团队检测到的分子称为 1-氰基芘，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，氰化物在星际空间中很常见。

研究人员使用了西弗吉尼亚州的 Green Bank 望远镜查看金牛座中的金牛座分子云或 TMC-1。与芘本身不同，1-氰基芘可被射电望远镜探测.这是因为 1-氰基芘分子充当小型无线电波发射器——地球上无线电台的微小版本。

随着科学家们知道 1-氰基芘与芘的比例，他们就可以估计星际云中芘的含量。

他们发现的芘的数量很大。重要的是，金牛座分子云中的这一发现表明，在继续形成恒星和太阳系的寒冷、黑暗的分子云中存在大量芘。

生命的复杂诞生

我们正在逐渐构建地球上生命如何进化的图景。这张照片告诉我们，生命来自太空——嗯，至少是复杂的有机物，前生物形成生命所需的分子.

正如 Ryugu 的发现所表明的那样，芘在与恒星诞生相关的恶劣条件下幸存下来，是这个故事的重要组成部分。

由单个细胞组成的简单生命几乎在地球表面冷却到足以不蒸发复杂分子后立即（从地质和天文学的角度）出现在地球的化石记录中。这发生了超过 37 亿年前在地球大约 45 亿年的历史中。

对于简单的生物体来说，要如此迅速地出现在化石记录中，化学就没有足够的时间从两三个原子的简单分子开始。

在金牛座分子云中新发现的 1-氰基芘表明，复杂的分子确实可以在我们太阳系形成的恶劣条件下存活下来。因此，当芘在大约 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。

这一发现还与过去十年的另一个重要发现有关——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使简单生命形式的进化发挥作用在早期地球的表面.

到目前为止，我们关于地球上早期生命的分子来自太空的理论看起来不错。

玛丽亚·坎宁安， 物理学院名誉高级讲师，新南威尔士大学悉尼分校

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