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复杂有机分子现身外太空:人类或许并不孤独
复杂有机分子现身外太空:人类或许并不孤独
中科院物理所     阅读传统中文版

天文学家首次在一颗年轻恒星的原行星盘(protoplanetary)中,发现了复杂的有机分子,论证了生命基本组件在宇宙中的普遍存在性。

  


该研究使用的是阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, ALMA),其结果再次向我们暗示,地球并非宇宙中独一无二的生命圣地。研究结果于2015年4月9日发布在《自然》(Nature)杂志上。


凭借着超高的分辨率,ALMA射电望远镜发现,在一颗名为MWC 480的恒星周围环绕着原行星盘,而其中充斥着巨量的有机化合物——甲基氰(CH3CN)。据估测,这种复杂有机分子的总量与地球上的海水总量相当。值得一提的是,天文学家是在该恒星吸积盘外围区域中不仅发现了甲基氰,还有其同类化合物氰化氢(HCN),该区域与太阳系海王星轨道之外的柯伊伯带(Kuiper Belt)有着许多相似之处,也是一条大量分布着彗星和冰质星子(icy planetesimals)的环带状区域。


在传统天文学的观点中,彗星如同时间胶囊,其中含有太阳系早期的原始化学成分,能够揭露行星形成之初时的秘密。来自于外太阳系的彗星与小行星一度被认为是播种者,它们为地球带来了水源与有机分子,为初原生命体点亮黎明的曙光。


“通过研究太阳系小天体,我们确信在环绕太阳与行星的原始星云中,水与复杂有机分子随处可见。”Karin ?berg说道,?berg是剑桥-哈佛天体物理学史密森中心(Harvard-Smithsonian Center)的一名天文学家,也是该论文的第一作者。


有趣的是,在恒星MWC 480吸积盘中发现的有机分子的比例与太阳系小天体上的比例惊人的一致,而这成了问题的关键。“现在,我们有理由相信,在宇宙中,其他的类太阳系里存在有与太阳系相似的化学成分。”?berg继续说道。


恒星MWC 480质量约为太阳的两倍,位于距太阳系455光年外的金牛座恒星形成区。恒星MWC 480的吸积盘尚处于演化的早期阶段,其不久前才与孕育它的冷暗星云融并在一起,混杂了大量的气体与尘埃。在吸积盘中,ALMA和其他望远镜还没发现有行星形成的迹象。不过,更高分辨率的观测可能会显示该恒星的吸积盘与年龄相当的金牛座HL的吸积盘结构相似,也存在行星正在形成的迹象。


对冷暗的星际云,天文学家已经有所了解,认为它们是复杂有机分子的高产工厂,包括一类熟为人知有机物——氰化物。宇宙中,最常见的氰化物是甲基氰,而最重要也正是它们内部的碳氮键,其对氨基酸的形成起着举足轻重的作用,更是蛋白质与智慧生命体形成的大前提。


一直以来,天文学家心中有个有解不开的谜团:这般复杂的有机分子能否在类太阳系形成时的高能量环境中产生并存活,毕竟具有毁灭力的冲击与辐射会破坏分子内部的化学键。


凭借ALMA无与伦比的灵敏度,天文学家得以从最新的观测结果中找到答案:有机分子不仅能够存活,而且纷繁旺盛。


重要的是,ALMA发现的有机分子总量比理论估算量多得多。这无疑透露出一个事实,原行星盘能够高效地生产复杂形式的有机分子,在相对短的时间尺度内就能积累大量孕育生命的潜能。


随着恒星系统的演化,有机分子会被妥善地保管在彗星核或者其他冰封的小天体中,等着有朝一日坠落在适合生命孕育的原生星球上。


“凭借对地外行星的研究,我们相信太阳系绝对不是唯一拥有行星环绕与水源富饶的地方,”?berg补充说,“如今,有机化合物也不再是太阳系唯一拥有的东西了。宇宙在提醒我们,人类也许并不特殊,我们又能鼓起寻找外星友人的信心了。”(翻译:刘泽宇  审稿:林然)

来源:环球科学


2015-08-23 08:48

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