444光年外,发现与生命有关的分子

  来源:原理

  追溯我们这颗行星上生命的起源,理解其他行星系中生命的潜力,是许多科学家的梦想。天文学家有时会从分子层面入手,将有机分子作为一种宝贵的线索。

  近日,一组天文学家借助智利的ALMA(阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵)首次在一个形成行星的盘中探测到了二甲醚(CH3OCH3。这种分子包含9个原子,是迄今为止在这类盘中发现的最大的分子。它也是更大的有机分子的一种前体,那些更大的有机分子有可能带来生命的出现。研究已于近日发表在《天文学与天体物理学》上。

  天文学家首次在行星形成盘中探测到二甲醚。| 图片来源:ESO/L。 Calçada, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/A。 Pohl, van der Marel et al。, Brunken et al。

  尘埃阱中的分子  

  在这项新研究中,天文学家利用ALMA对年轻恒星IRS 48(也被称为Oph-IRS 48)周围的行星盘进行了详细观测。

  蛇夫座(Ophiuchus)。红色圆圈显示了Oph-IRS 48系统的位置。| 图片来源:ESO, IAU and Sky & Telescope

  IRS 48位于约444光年之外的蛇夫座,它其实是不少研究人员的“老朋友”,一直是众多研究的对象,因为这里的行星盘包含了一种不对称的、腰果形状的“尘埃阱”。这片区域保留了大量毫米大小的尘埃颗粒,这些颗粒可以聚集在一起,成长为千米大小的天体,比如彗星、小行星甚至可能是行星。

  ALMA观测到的腰果状的尘埃阱。| 图片来源:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Nienke van der Marel

  二甲醚是一种相对复杂的有机分子,像这样的有机分子通常被认为在形成恒星的云中产生,它们的出现甚至可能早于恒星的诞生。在这些寒冷的环境中,原子和像一氧化碳(CO)这样的简单分子会粘附在尘埃颗粒上,形成冰层并发生化学反应,从而孕育出更复杂的分子。

  研究人员通过观测发现,IRS 48行星盘中的尘埃阱也是一个那样的“冰库”,其中藏有许多尘埃颗粒,它们被富含复杂分子的冰覆盖着。随着深入研究行星盘的这片区域,ALMA最终发现了二甲醚分子的迹象。

  ALMA在IRS 48周围发现的各种气体分子,包括甲醛(橙色)、甲醇(绿色)和二甲醚(蓝色),还有一氧化碳(紫色)则存在于整个盘中。图中星号代表中心恒星位置。| 图片来源:ESO/L。 Calçada, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/A。 Pohl, van der Marel et al。, Brunken et al。

  随着来自IRS 48的热让冰升华为气体,寒冷的云中留下的分子被释放了出来,变得能够被探测到。这种分子在之前从未在形成行星的盘中发现过。

  研究人员还初步发现了甲酸甲酯的痕迹,这是一种类似二甲醚的复杂分子,它同样是更大的有机分子的基本构件。

  更多复杂分子  

  二甲醚的发现表明,通常在恒星形成区域探测到的其他很多复杂分子,可能同样潜伏在行星盘的冰结构上。这些分子是前生物分子的前体,比如氨基酸和糖类,它们是构建生命不可或缺的基本组成部分。

  研究人员相信,通过追踪这些分子从形成恒星的云到行星盘再到天体的“旅程”,研究它们的形成和演变,就能更深入地了解前生物分子是如何在行星上最终出现的,包括我们的地球。

  未来,当特大望远镜(ELT)建成后,将继续对IRS 48进行研究。这让科学家有机会研究行星盘更靠内部的区域中的化学,像地球这样的行星可能正在那里形成。

  #创作团队:

  编译:Gaviota

  排版:雯雯

  #参考来源:

  https://www.eso.org/public/news/eso2205/

  https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2022/03/aa42981-21/aa42981-21.html

  #图片来源:

  封面图:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/A。 Pohl, van der Marel et al。, Brunken et al。

  首图:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/A。 Pohl, van der Marel et al。, Brunken et al。

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