在天文学家期望的最后一个地方发现的生命的关键成分

从有机汤中产生生命是一项复杂的工作。你需要一大堆原料,在同一个地方,在合适的条件下。

虽然确切的条件可能仍然是一个辩论事项,我们对元素周期表上的哪些项目是必需的有了一个不错的了解。

一种关键成分——磷——刚刚被发现银河系的郊区;这是科学家最不希望看到它的地方之一。那是因为通常不会在那里发现负责产生磷的巨大恒星。

“要制造磷,你需要某种暴力事件,”天文学家和化学家露西·齐里斯(Lucy Ziurys)说亚利桑那州立大学和斯图尔德天文台。“人们认为磷是在超新星爆炸中产生的,为此,你需要一颗质量至少是太阳20倍的恒星。

无论如何,传统智慧也是如此。磷的发现远离任何大质量恒星或超新星残骸,这表明可能还有其他一些方法可以锻造这种对生命至关重要的元素。

你周围看到的几乎所有元素都是由星星构成的。当宇宙的第一批原子从原始等离子体中凝结时,它们主要以氢和少量氦的形式出现;所有其他东西直到星星出现才出现。这些灿烂的火焰和愤怒球体不仅仅是天鹅绒黑暗中的光;它们是原子粉碎机器,将核心中的元素融合在一起以构建更重的元素。

但是恒星产生的元素取决于它的质量。恒星的大小和我们的太阳一样小,可以促进聚变反应在融合氢和氦时构建锂和铍等轻质元素。另一种形式的融合可以发生在更大的恒星中,这可能导致氧和氮等元素。

磷不在任何一条恒星聚变链上;但已知它形成的一种方式是在超新星爆炸期间。

超新星爆炸还有另一个好处,它只发生在大质量的恒星上:它们将元素炸入太空,在星际介质中播种重成分,这些成分被新一代恒星和其他物体(如彗星和行星)吸收。

但大质量恒星只能在有足够物质喂养它们的区域形成。离银河系中心越远,物质就越稀疏,因此预计不会在外围形成大质量恒星。这使得在距离银河系中心约74,000光年的被称为WB89-621的云中发现磷成为一个巨大的谜题。

银河系的自上而下的插图。(NASA/JPL-Caltech/ESO/R. 赫特)

“我们检测到的磷在银河系的边缘,它不应该在那里,”化学家莉莉娅·科勒梅(Lilia Koelemay)说亚利桑那州立大学。“所以这意味着必须有其他方式产生磷。

有两种主要的解释。一是银河喷泉.这是一个模型,它提出元素通过超新星爆炸从银河系的内部区域运输到外部区域,超新星爆炸将物质从银河系盘中喷射到光晕中,在那里它冷却并下雨。

研究人员说,这不太可能;银河喷泉的观测证据很少,而且无论如何它们都不会将物质运送到特别远的地方。

但还有另一种可能性。几年前,天文学家发现质量较小的恒星可以生产磷太。不是在爆炸中,而是在它们核心周围的区域,通过一个称为中子捕获的过程。在那里,硅的同位素可以捕获额外的中子以形成磷。

磷的发现远离任何超新星的来源,表明这个模型可能与某些东西有关。

这确实是一个令人振奋的消息,因为磷是所谓的最后一种NCHOPS公司元素——氮、碳、氢、氧、磷和硫——将在银河系郊区被识别出来。

“对于我们所知道的行星来说,要想适合生命居住,你必须拥有所有的NCHOPS元素,它们的存在定义了银河系的宜居带。Ziurys 说.“随着我们对磷的发现,它们现在都在银河系的边缘被发现,这把宜居带一直延伸到银河系的郊区。

天文学家在寻找太阳系外生命时并没有真正考虑过银河系外缘,因为他们认为那里没有足够的磷。这一发现意味着我们可以扩大搜索范围。

“我们希望在银河系边缘探测到磷可以激发对遥远系外行星的研究。化学家凯瑟琳·戈尔德(Katherine Gold)说亚利桑那州立大学。

该研究已发表在自然界.

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