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星際分子之謎
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星際分子之謎
星際分子的發(fā)現，是本世紀60年代轟動天文學界的一件大事。長期以來，天文學家認為，茫茫宇宙空間，除了恒星、恒星集團、行星、星云之類的天體物質，再沒有什么別的物質了。直到20世紀初，人們還認為星際空間是一片真空。后來終于發(fā)現，在星際空間充滿了各種微小的星際塵埃、稀薄的星際氣體、各種宇宙射線以及粒子流。60年代在星際空間發(fā)現了大量有機分子云，云中含有各種復雜的有機分子。
1968 年，天文學家用大型射電望遠鏡 ，在銀河中心區(qū)先后發(fā)現了氨(NH3)和水(H2O)的分子。它們的數量很多，在塵埃云的后面，形成體積巨大的“分子云”。不久，天文學家又發(fā)現了一種比較復雜的有機分子??甲醛(CH2O)。它的分布十分廣泛 ，不僅在銀河中心區(qū)域有，在獵戶座大星云和其他區(qū)域也有。此后，人們在宇宙太空中又陸續(xù)發(fā)現了更多的星際分子，其中有無機分子，也有有機分子。例如，羥基、一氧化碳、氰化氫、甲醇、乙醛、丙炔腈、甲胺等等。迄今為止，已發(fā)現的星際分子有50多種。
星際分子的發(fā)現，在天文學研究上具有極為重要的意義。我們知道，構成生命的基礎??蛋白質的主要成分是氨基酸分子。它是一種有機分子，盡管人們還沒有在宇宙太空中直接觀測到氨基酸分子，但是，科學家在地面實驗室里用氫、水、氧、甲烷及甲醛等有機物，模擬太空的自然條件，已合成幾種氨基酸。而合成氨基酸所用的原材料，在星際分子云中大量存在。不難想象，宇宙空間也一定存在氨基酸的分子，只要有適當的環(huán)境，它們就有可能轉變?yōu)榈鞍踪|，進一步發(fā)展成為有機生命。據此推測，地球以外的其他星球存在生命物質，甚至可能是有高等智慧的生命物質。
使科學家感到困惑的是，有些星際分子竟是地球環(huán)境中找不到的，甚至在實驗室中也無法得到。這些地球上的尚不存在的星際分子，在太空中起什么作用，有些什么物理化學特性，這些問題都還是一個謎。
在星際云中發(fā)現的200多個分子種類中，許多是有機分子。有人提出，其中一些分子在恒星和行星形成過程中幸存下來，并最終被送到地球，在那里它們可以形成生命起源的分子基礎。
日前，來自德國馬克斯普朗克天文學研究所生命起源實驗室負責人何佼博士團隊首次發(fā)現，這些分子的最重要的工廠之一是覆蓋在恒星形成的分子云中的塵粒的冰幔。
簡單的原子和分子，如H、O、N和CO，從氣相凝結到顆粒表面，然后在冰中相互反應，形成越來越復雜的分子。在這些云的極低溫度（10-15K）下，擴散這一能夠將反應性物種聚集在一起的機制在冰中受到嚴重阻礙。那么這些復雜的有機分子是如何在分子云的低溫環(huán)境下形成的呢？
在實驗室實驗中，研究團隊發(fā)現，主要由CO構成的冰幔頂層在如此低的溫度下從無序相轉變?yōu)槎嗑唷Ｔ谙嘧冞^程中，埋藏在里面的反應性物種可能會遷移并發(fā)生反應，而不需要克服擴散的激活能。
通過量化結晶的動力學，研究團隊預測，星際云中的CO冰大多是多晶形式的。發(fā)生在10K以下的CO冰的重組可能會促進反應性物種的流動，因此可以成為分子云中分子復雜性的驅動力。
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