韋伯望遠(yuǎn)鏡首次探測到關(guān)鍵的碳分子是所有已知生命的基礎(chǔ)

2023-06-27 16:27:00 來源：cnBeta

一個國際科學(xué)家團隊利用美國宇航局的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡首次在太空中探測到一種新的碳化合物。該分子被稱為甲基陽離子（發(fā)音為cat-eye-on）(CH3+)，它很重要，因為它有助于形成更復(fù)雜的碳基分子。在一個年輕的恒星系統(tǒng)中檢測到了甲基陽離子，該系統(tǒng)有一個名為 d203-506 的原行星盤，位于獵戶座星云中約 1,350 光年之外。

碳化合物構(gòu)成了所有已知生命的基礎(chǔ)，因此對于致力于了解生命在地球上如何發(fā)展以及生命如何在宇宙其他地方發(fā)展的科學(xué)家來說特別有趣。韋伯以新的方式開啟了星際有機（含碳）化學(xué)的研究，這是許多天文學(xué)家強烈著迷的領(lǐng)域。

【資料圖】

這張由韋伯的 NIRCam（近紅外相機）拍攝的圖像顯示了獵戶座星云的一部分，即獵戶座吧。在這個區(qū)域，來自左上角的梯形星團的高能紫外線與密集的分子云相互作用。恒星輻射的能量正在慢慢侵蝕獵戶座條，這對新生恒星周圍形成的原行星盤中的分子和化學(xué)成分產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。

在這張圖像中，有一個名為 d203-506 的年輕恒星系統(tǒng)，它有一個原行星盤。天文學(xué)家首次利用韋伯在該圓盤中檢測到一種稱為甲基陽離子的碳分子。該分子很重要，因為它有助于形成更復(fù)雜的碳基分子。圖片來源：ESA/Webb、NASA、CSA、M. Zamani (ESA/Webb)、PDRs4ALL ERS 團隊

從理論上講，CH3+ 特別重要，因為它很容易與多種其他分子發(fā)生反應(yīng)。因此，它就像一個“火車站”，分子可以在其中停留一段時間，然后再朝許多不同的方向之一與其他分子發(fā)生反應(yīng)。由于這一特性，科學(xué)家懷疑 CH3+ 構(gòu)成了星際有機化學(xué)的基石。

韋伯的獨特功能使其成為尋找這一關(guān)鍵分子的理想天文臺。韋伯精湛的空間和光譜分辨率及其靈敏度，都為團隊的成功做出了貢獻。特別是，韋伯對 CH3+ 的一系列關(guān)鍵發(fā)射線的檢測鞏固了這一發(fā)現(xiàn)。

科學(xué)團隊成員、法國巴黎薩克雷大學(xué)的瑪麗-艾琳·馬丁-德魯梅爾 (Marie-Aline Martin-Drumel) 表示：“這一檢測不僅驗證了韋伯令人難以置信的靈敏度，而且還證實了 CH3+ 在星際化學(xué)中的核心重要性。”

這張來自韋伯 MIRI（中紅外儀器）的圖像顯示了獵戶座星云的一小部分區(qū)域。該視圖的中心是一個年輕的恒星系統(tǒng)，其原行星盤名為 d203-506。一個國際天文學(xué)家團隊首次在 d203-506 中檢測到一種稱為甲基陽離子的新碳分子。圖片來源：ESA/Webb、NASA、CSA、M. Zamani (ESA/Webb)、PDRs4ALL ERS 團隊

雖然 d203-506 中的恒星是一顆小型紅矮星，但該系統(tǒng)受到來自附近熾熱、年輕、大質(zhì)量恒星的強烈紫外線 (UV) 的轟擊。科學(xué)家認(rèn)為，大多數(shù)行星形成盤都會經(jīng)歷一段如此強烈的紫外線輻射時期，因為恒星往往成群結(jié)隊地形成，其中通常包括大量產(chǎn)生紫外線的恒星。

通常情況下，紫外線輻射會破壞復(fù)雜的有機分子，在這種情況下，CH3+ 的發(fā)現(xiàn)似乎令人驚訝。然而，研究小組預(yù)測，紫外線輻射實際上可能為 CH3+ 的形成提供必要的能量來源。一旦形成，它就會促進額外的化學(xué)反應(yīng)以構(gòu)建更復(fù)雜的碳分子。

總體而言，該團隊指出，他們在 d203-506 中看到的分子與典型的原行星盤有很大不同。特別是，他們無法檢測到任何水的跡象。

“這清楚地表明紫外線輻射可以完全改變原行星盤的化學(xué)成分。它實際上可能在生命起源的早期化學(xué)階段發(fā)揮著關(guān)鍵作用，”該研究的主要作者、位于圖盧茲的法國國家科學(xué)研究中心的奧利維爾·貝爾內(nèi) (Olivier Berné) 闡述道。

這些研究結(jié)果來自 PDRs4ALL 早期發(fā)布科學(xué)計劃，已發(fā)表在《自然》雜志上。

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