原始行星盘有机分子揭示生命起源

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作者:莫妮卡·扬

翻译:张瀚之

校对: 牧夫校对组

编排:陈宏宇

后台:李子琦 胡永葳 李鸣晨

原文链接:https://skyandtelescope.org/astronomy-news/largest-molecule-yet-found-in-planet-forming-disk/

科学家们在年轻恒星的星盘中,发现了结构复杂的有机分子。这项发现揭示了和生命起源有关的化学反应在行星还没有形成的时候就已经出现了。

这张艺术效果图展示了围绕着恒星Oph IRS 48的行星星盘。阿塔卡马大型亚毫米波阵列(ALMA)检测到了复杂有机分子二甲醚的辐射。

天文学家首次探测到恒星周围和恒星之间的分子是在在二十世纪三十年代。现在累计发现的星际有机分子(生命的化学基础)的总数已经超过200,且最近发现的分子结构也越来越复杂。但是目前为止,我们尚不清楚复杂的有机分子是否以及如何从恒星之间的空间转移到了行星盘,并最终转移至行星本身。

棘手的是,天文学家在分子吸收光的时候,以气体的形式探测到它们。这种限制性使得在行星盘中的检测变得困难,因为在那里,大多数分子是附着在尘埃颗粒上的冰,而不是气体的形式存在的。但最近发表在《天文学与天体物理学研究》上的一项新研究,克服了这样的观测困难。

在荷兰莱顿天文台的研究人员报告了在原行星盘中首次检测到二甲醚(CH3OCH3),这是迄今为止在行星形成环境中发现的最复杂的分子之一。他们还进行了了对甲酸甲酯(CH3OCHO)的初步检测。

这些来自阿塔卡马大型亚毫米波阵列望远镜(ALMA)的图像显示,在Oph IRS 48周围的圆盘中包含了各种气体分子,如一氧化碳(CO;紫色),在整个星盘中都很容易可以找到。但更复杂的分子,如甲醛(H2CO;橙色)、甲醇(CH3OH;绿色)和二甲醚(CH3OCH3;蓝色),只在尘土聚集区域中才能找到。

ALMA (ESO / NAOJ /NRAO) / A. Pohl, van der Marel et al. / Brunken et al.

莱顿天文台的研究人员爱丽丝说:“最终能在星盘中发现这些更大的分子真的很令人兴奋,有一段时间,我们认为可能已经无法观测它们了。”

这一发现之所以有可能,是因为天文学家瞄准了距离我们有440光年的蛇夫座:Oph IRS 48星。这颗恒星的星盘在天文学界以“尘埃陷阱”而闻名:之前的观测表明,虽然气体占据了整个星盘,但尘埃却集中在一个明显的蛾眉月形区域。因为尘埃纠缠在这个区域发生,天文学家们认为尘埃聚集区是行星形成的发源地。

研究人员认为,当光照射在这个尘埃陷阱内部的边缘时,它会将分子“释放”,使它们变成气体状态。莱顿天文台的研究团队随后可以使用阿塔卡马大型亚毫米波阵列望远镜(ALMA)探测分子。甲醚分子的存在也表明了其他复杂的有机分子出现的几率。

从有机分子到生命

二甲醚在地球上被用作制冷剂,或者潜在的燃料来源。它听起来好像不是很有机,也不像生命的组成成分。甲酸甲酯偶尔也被用作杀虫剂或其他用途。但是在太空的荒漠中,这些含碳和氢的分子可能最终会形成孕育生命的氨基酸和糖等复杂的有机分子。

天文学家以前在星际空间中探测过到二甲醚。但是现在研究组也在Oph IRS 48的星盘中发现了二甲醚。星盘里的二甲醚的丰富程度与星际空间中的丰富程度相同。这证明了在宽阔寒冷尘埃气体云中产生的复杂有机分子最终会被拉入行星系统,也是为什么有机分子会行星中出现的原因之一。

哈佛大学奥伯格教授看完这项发现后说,“我认为他们提出的情况是最合理的。”

经过额外的观测后,天文学家最终破译了星际有机分子的完整旅程。它们参与了行星的星盘和行星体的形成,也是太阳系出现生命的直接因素。

责任编辑:郭皓存

牧夫新媒体编辑部

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『天文湿刻』 牧夫出品

微信公众号:astronomycn

火星上的石头花

影像提供: NASA , JPL-Caltech , MSSS

说明: 它是在火星上找到的较特殊石头之一。这块比铜板小带着数个分叉的石头,有人认为它形似花朵。如果它真的是火星花朵的化石,那这绝对是重大发现,只不过,目前诠释其特殊结构的较可能说法并没这么神奇。目前较受青睐的理论认为,这块石头可能是矿物质被水带入原先就存在的岩石之裂缝或分块缝隙后,凝结而成的。这些受压凝结的石块,可以比周围的石头更硬更致密,因此在周围的岩石受浸蚀消失后仍留存下来。另一种可能是,这个花形的石头是簇晶。这块名为黑刺盐(Blackthorn Salt)的小石头,其组成和先前拍摄过的火星鹅卵石相似。这幅主题影像是由好奇号 火星车摄于今年1月底。科学家会持续研究和拍摄这颗及其他令人惊奇的火星岩石。.

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