太空里有酒吗?_太空论文

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那是1974年,美国天文学家用大型射电望远镜在人马座附近一个星云中发现了酒的主要成分——乙醇分子。那里的“美酒”比地球上有史以来人们酿成的酒要多得多。前几年,英国天文学家又在宇宙深处发现了另一片酒精云,它处在天鹰座一颗叫G34.3的恒星周围。这片酒精云的总质量达100万亿亿吨。

现在,科学家发现,太空中不仅有酒,还有棒棒糖。他们在距地球约2.6万光年的区域探测到了乙二醇。乙二醇是由碳、氢和氧组成的10个原子的分子,是糖的主要成分,这表明星际云中可能存在更为复杂的像核糖一样的糖分子。核糖是构成核糖核酸的主要成分,而核糖核酸是构成脱氧核糖核酸的主要成分,而脱氧核糖核酸则是形成生命的基础。

星际分子之谜

长期以来,天文学家认为,茫茫宇宙空间,除了恒星、恒星集团、行星、星云之类的天体物质,再没有什么别的物质了。广袤的星际空间是一片死寂,由于超低温、超真空和强辐射的离解作用,星际空间很难形成分子,更不要说是有机大分子了。直到20世纪初,人们还认为星际空间是一片真空。后来终于发现,在星际空间充满了各种微小的星际尘埃、稀薄的星际气体、各种宇宙射线以及粒子流。尤其是上世纪六十年代以来,科学家们在星际空间发现了大量有机分子云,云中含有各种复杂的有机分子。星际有机分子和类星体、脉冲星、宇宙微波背景辐射构成了二十世纪六十年代天文学的四大发现。

1968年,天文学家用大型射电望远镜,在银河中心区先后发现了氨和水的分子。它们的数量很多,在尘埃云的后面,形成体积巨大的“分子云”。不久,天文学家又发现了一种比较复杂的有机分子——甲醛。它的分布十分广泛,不仅在银河中心区域有,有猎户座大星云和其它区域也有。此后,人们在宇宙太空中又陆续发现了更多的星际分子,其中有无机分子,也有有机分子。例如,羟基、一氧化碳、氰化氢、甲醇、乙醛、丙炔腈、甲胺等等。迄今为止,已发现的星际分子有100多种。

这些星际分子是怎么形成的呢?我们知道,虽然各种元素的原子核是在恒星内部的核聚变过程中制造出来的,但在恒星内部温度和压力的条件下,原子却不能结合成分子。元素的原子只能在恒星表面或星际空间结合形成分子,这些分子在行星系中将循两条路线继续演化:分子凝聚为尘埃,尘埃聚集而成星云,进而形成行星等天体;一些含碳、氮、氧、氢等元素的分子在星际云中生成后,通过生命前的化学演化生成复杂分子,在地球上(还可能在其它行星系的行星上)生成氨基酸、蛋白质,最后导致生命的出现。恒星的一生不断地向星际空间抛射物质,最后瓦解为星际云;反过来,星际云又通过漫长过程凝聚而形成各种恒星。

星际尘埃的奥秘

星际分子在宇宙深处的存在,星际尘埃云功不可没,它是促成分子结合的“媒人”,因为黏附在尘埃上的原子,更容易与其它原子结合成分子。同时,它还是星际分子的保护神,星际气体和星际尘埃,多是混在一块儿的,星际分子之所以被保存下来而不被紫外线分解,是因为分子云中的浓密尘埃有屏蔽及保护分子的作用;而且分子云的绝对温度只有五至十度,根本不会破坏已经形成的分子结构,从而使其长久保存下来。

随便找一个晴朗的夜晚仰望星云,你都会看到银河中有一些暗黑的区域。20世纪初期,天文学家们发现,这些暗黑区域实际上是巨大的尘埃云,它们挡住了其后面的恒星发出的光。这些宇宙尘埃的颗粒非常微小,不到普通灰尘颗粒的百分之一。

20世纪50年代之前,天文学家们一直认为这些宇宙尘埃是令人讨厌的东西,因为它们挡住了天文学家的视线,使其看不到遥远的恒星。但是,随着星际分子不断被发现,星际尘埃云引起了科学家们越来越大的重视,它在某种程度上正改变着我们对星空的认识。

宇宙的初期并不存在尘埃,只是在恒星诞生很久以后,尘埃才在恒星的大气中形成并被吹入星际空间,与星际间分子气体云混成一体。在分子气体云内部的低温下,每一个与尘埃相遇的原子或分子都立即冻结在其表面上,就像水蒸气在遇到冰冷的玻璃窗后就立即冻结在其上一样。

随着尘埃逐渐集中在分子云内,分子云内的尘粒密度便比分子云外的尘粒密度高出数万倍。最后尘埃厚得足以挡住几乎所有的辐射,从而保护了分子云内的星际分子。

现已查明,单就银河系而言,星际尘埃占了银河系总质量的千分之一左右,它的质量可能比银河系所有行星的总质量大几百倍。在银河系内,尘埃云集中分布在银道面上,特别是沿银河系旋臂的内侧边缘。像猎户座中著名的马头星云就是尘埃云,它挡住了背后的光亮而成为“马头”和黑暗星云。

生命起源于太空

星际分子的发现,在天文学研究上具有极为重要的意义,为生命起源的研究开拓了新的天地。它表明,生命前的化学进化不仅在地球上进行过,而且在太阳系、在宇宙间同样进行过。认识生命的起源应当与地球的起源、太阳系的起源、星系的起源联系在一起。它也告诉我们,在地球之外很可能存在生命。

现在,科学家在太空上尽管还没有直接发现对生命起决定作用的其它大分子,比如葡萄糖和核糖等,但是他们相信,当这些星际分子条件更为成熟的时候,它们一定可以形成更复杂的大分子,当然,也能形成生命。

使科学家感到困惑的是,有些星际分子竟是地球环境中找不到的,甚至在实验室中也无法得到。这些地球上的尚不存在的星际分子,在太空中起什么作用,有些什么物理化学特性,这些问题都还是一个谜。

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