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科學家在研究行星形成規模時,發現氰化物分子的丰度和分佈

研究小組透過觀察五個原行星盤,來研究行星形成規模,結果在其中發現了一類叫做氰化物分子的丰度和分佈。於是研究人員說看到很多氰化氫,意味著行星正在形成促進生命出現的湯。

科學家在研究行星形成規模時,發現氰化物分子的丰度和分佈

有一個廣泛測繪專案的20篇論文,發表在了《天體物理學雜誌增刊系列》的未來特刊上;

並且其中的第一篇論文於9月15日被髮表在了預印本伺服器arXiv上。

馬薩諸塞州劍橋哈佛大學的天體化學家卡林·奧伯格說:“令人敬畏的是,在這其中可以分為幾個部分,而不是一個大的答案,我認為所有20篇論文都提供了一些不同的謎題。”

對她來說,最令人興奮的發現之一是一類叫做氰化物的分子的丰度和分佈。

氰化物

科學家在研究行星形成規模時,發現氰化物分子的丰度和分佈

氰化物特指具有氰基的化合物,其中碳原子和氮原子透過三鍵連線。這種三鍵賦予了氰基非常高的穩定性,因此它才能作為一個整體存在於通常的化學反應中。

雖然許多關於生命起源的理論都包括氰化氫的主要作用,但它通常被認為是這個家族的毒藥。

比較常見的氰化物都是無機氰化物,比如說氰化鉀和氰化鈉。它們都有一個共同點,那就是大都含有劇毒,也因此為人們所熟知。此外當然還有有機氰化物,它們是由氰基透過單鍵與另一個碳原子結合形成的。

無論是有機氰化物還是無機氰化物,他們都具有劇毒。許多氰化物在加熱或與酸反應後,或是在空氣中和組織中釋放出來的氰化氫或氰化物離子,也都與氰化氫具有相同的劇毒作用。

雖然它們都是高毒類,但它們在自然界中仍然廣泛存在,尤其是在生物世界中更多。氰化物可由某些細菌、真菌或藻類產生,並存在於許多食物和植物中。

當然人類的活動也會導致氰化物的形成。汽車尾氣和香菸煙霧中都含有氰化氫,透過燃燒某些塑膠和羊毛也會產生氰化氫。

科學家在研究行星形成規模時,發現氰化物分子的丰度和分佈

之後人們又發現太空中也存在氰化氫,有實驗表明,它是甲烷、氨和水透過放電產生氨基酸的中間產物。因此,他還被認為是生物以前的有機物生產中的重要中間產物。

奧伯格說:“看到很多這樣的氰化氫,意味著行星正在形成我們希望看到的促進生命出現的湯。”

觀測過程

科學家在研究行星形成規模時,發現氰化物分子的丰度和分佈

幾年前,奧伯格和她的同事決定在智利使用一臺阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列(ALMA)望遠鏡。

該望遠鏡在行星形成規模計劃中,可以觀察到作為分子的一部分,即電磁光譜的射電部分。

研究小組在距地球數百光年的地方觀測到了五個,歷史都在一百萬到一千萬年之間的原行星盤。

科學家在研究行星形成規模時,發現氰化物分子的丰度和分佈

據Alma的科學家稱,不同的化學物質由於他們的形狀和內部鍵不同,都以獨特的方式振動,以至於Alma可以捕捉到明顯的特徵。

奧伯格說“這些特徵意味著它們正處於一個行星形成活躍的時代,因為行星可以在離恆星很多不同距離處形成。”

因此,要想建立這些未來的行星,重要的是要了解每個地點的化學物質。

科學家在研究行星形成規模時,發現氰化物分子的丰度和分佈

根據地圖研究,氰化物集中傾向於圓盤的內部和中間平面,不過這也正是預計行星會出現的地方。

這一結果表明,這些地圖不僅可以識別原行星盤中的特定分子,還可以識別它們的位置。

奧伯格補充說,這種分子只能在含有大量碳的低氧環境中形成。這表明行星將在富含碳的大氣中誕生,這是對生物學有利的另一點,因為碳是有機化學的基礎。

新發現

科學家在研究行星形成規模時,發現氰化物分子的丰度和分佈

地球上的所有生命似乎也恰好是地球與其他行星大碰撞後誕生的,比如類似水星的“胚胎行星”墜入地球。

透過研究這些有史以來最全面的,關於新生恆星周圍氣體和塵埃中化學物質型別和位置的地圖發現,宇宙中可能充滿了生命所需的分子。

因為恆星是從巨大的氣體和塵埃雲中誕生的,當這些氣體和塵埃在自身重量的作用下坍縮成盤狀結構時。

這些圓盤的中心被摩擦和增加的壓力加熱,直到它們點燃成為聚變恆星,周圍的物質慢慢聚整合越來越大的塊體。

科學家在研究行星形成規模時,發現氰化物分子的丰度和分佈

奧伯格告訴《生活科學》說:“一段時間以來,我們知道行星是在年輕恆星周圍的圓盤中形成的,而且這些圓盤中含有用於預測行星未來組成的重要分子。”

在其他恆星系統中,至少也可能有一些有機生命的基石,但這並不一定使人類更有可能在其他地方找到生物。

由於生物體需要一定數量的特定化學物質集才能自發產生,而科學家們現在就生命的秘訣還尚未達成一致。

奧伯格說“從生命起源的角度來看,這是有希望的,但仍有很多工作要做”。

科學家在研究行星形成規模時,發現氰化物分子的丰度和分佈

行星科學家凱瑟琳·阿爾特韋格說,在過去,人們做了很多努力,去了解形成恆星的雲層中的化學物質,並分析小行星和彗星中的分子,而這些分子可能包含行星形成後期的資訊。

但他仍然缺乏一個確定原行星盤化學成分的階段,不過現在該專案的結果有助於填補未探索的細節。

這些發現還表明,在恆星和行星誕生之前,已經發生了大量複雜的化學物質,這表明這些分子來自星際雲,並廣泛存在於太空中。

分類: 科學
時間: 2021-10-09

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