最新发现：宇宙中的生物分子出现的比行星更早

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翻译：张瀚之

校对：牧夫校对组

编排：陶邦惠

后台：朱宸宇

https://www.space.com/astronomy/astronomers-discover-raw-materials-for-life-can-form-in-planetary-systems-even-before-stars

天文学家们最新发现的、迄今为止在太空中探测到的最大多环芳香烃——氰冠烯的示意图。

图片来源：美国国家科学基金会/美国大学天文联合会/美国国家射电天文台/P. Vosteen

天文学家们最近在深空中了发现一种大型芳香分子——一次宇宙化学的重大突破。这些分子非常可能是那些会向行星系统提供碳，从而支持生命所需分子的源头。

这种名为氰冠烯的分子，属于一类碳基有机化合物——多环芳香烃（PAHs）。它们由多个融合的芳香环组成，这些环结构中的电子在双键碳原子之间共享，给予了他们独特的化学稳定性。

美国国家射电天文台在一份声明中表示：“人们认为，多环芳香烃“锁”住了宇宙中相当一部分碳元素，并在促成恒星和行星形成的化学过程中发挥着关键作用。在此之前，人类仅在太空中探测过到很小的PAHs，而这项新发现大大拓展了我们已知的宇宙中的PAH尺寸范围。”

天文学家们确定氰冠烯可以在太空的低温条件下，通过冠烯与高活性氰基自由基之间的反应高效合成。这意味着，构建复杂有机物的化学过程甚至可以在恒星诞生之前发生。氰冠烯这类“前生物分子”是恒星和行星形成早期的极为关键且大量存在的生物分子。

这次的氰冠烯是在金牛座分子云（TMC-1）中，由美国国家射电天文台的绿岸望远镜（GBT）识别出来的。这个恒星形成区位于金牛座和御夫座，之前他们就因为自己丰富而复杂的化学环境而闻名。

绿岸望远镜

图片来源: NSF/AUI/NSF GBO/J. Seymour

绿岸望远镜位于西弗吉尼亚州的格林班克，是世界上最大且可全方位转动的射电望远镜。它高达148米（485英尺），直径100米（330英尺），是探测深空微弱射电信号（包括氰冠烯等分子发出的信号）的重要工具。

不同于收集可见光的光学望远镜，GBT专门用于探测射电波。这种电磁辐射的波长要长得多，而且她们通常来自像TMC-1这样的寒冷、致密的星际区域，这些地方被认为很有可能正孕育着新恒星和复杂的有机分子。

为了在太空中识别某个特定分子，我们首先要在实验室里测量它的微波光谱。每种分子都有独一无二的“指纹”，也就是他们在射电光谱中表现能级跃迁谱线的独特模式。只要有他们的指纹数据，天文学家们就可以利用GBT收集的射电波，寻找并匹配与目标指纹相符的信号。

在氰冠烯的研究中，研究人员在GBT的数据里找到了多条完全匹配的谱线，远超随机概率。超高的重合率给了我们足够的信心：这种分子在TMC-1实实在在的存在。这份信心也给人们开启了寻找更大规模的PAHs及相关分子的大门。

现在确定了他们的存在后，天文学家们如今尤为关注这些分子结构在星际空间中受紫外光、宇宙线及冲击作用时，会如何演化、分解或与其他分子相互作用。

麻省理工学院化学系、哈佛-史密森天体物理中心研究员、这项研究的第一作者加比·温泽尔表示：“每一次新的探测，都让我们更接近于理解宇宙中复杂有机化学的起源，甚至可以说是生命基本组成本身的起源。”

这项研究于本月在阿拉斯加安克雷奇召开的美国天文学会第246届年会上发布。

责任编辑：郭皓存

牧夫新媒体编辑部