星際分子之謎

星際分子之謎

星際分子的種類已發現的星際分子中,大部分是有機分子。還有一些是地球上沒有的天然樣品,甚至在實驗室中也很難穩定存在的分子。天文觀測還發現了不少星際分子的同位素分子。這是一種了解同位素豐度比的重要方法。多數分子不止看到一條譜線。有些星際分子的微波譜線在地球條件下也不易出現,這和天文光譜學的情形是相似的。十多年來星際分子的觀測工作已得到豐富的數據。觀際分子的主要工具是射電望遠鏡,絕大多數星際分子是靠分米至毫米波段的星際分子射電譜線發現的。也有少數分子只觀測到它們的可見光和紫外、紅外波段的譜線。空間天文學的發展突破了大氣視窗的限制,我們能夠觀測到由於強烈的大氣吸收而在地面無法觀測到的紅外、紫外等波段的譜線。星際分子的研究對於天體演化學(如巨大的星雲坍縮成為恆星或星團的過程和正在“死亡”的星向星際空間拋射物質的過程)、銀河繫結構、宇宙化學等學科都有重要意義。微波波段的分子譜線尤其適宜於研究緻密的、溫度很低的、不透明的星際雲。通過譜線觀測可以了解星雲在其各個發展階段中的許多物理、化學特性,諸如星雲的成分、形狀、密度、溫度、速度、運動狀況和同位素豐度比等。

已發現的星際分子中,大部分是有機分子。還有一些是地球上沒有的天然樣品,甚至在實驗室中也很難穩定存在的分子。
星際有機分子 星際有機分子

簡介

星際分子的發現,是本世紀60年代轟動天文學界的一件大事。長期以來,天文學家認為,茫茫宇宙空間,除了恆星、恆星集團、行星、星雲之類的天體物質,再沒有什麼別的物質了。直到20世紀初,人們還認為星際空間是一片真空。後來終於發現,在星際空間充滿了各種微小的星際塵埃、稀薄的星際氣體、各種宇宙射線以及粒子流。60年代在星際空間發現了大量有機分子雲,雲中含有各種複雜的有機分子。

分布

在銀河中心區域有,在獵戶座大星雲和其他區域也有。此後,人們在宇宙太空中又陸續發現了更多的星際分子,其中有無機分子,也有有機分子。例如,羥基一氧化碳、氰化氫、甲醇、乙醛、丙炔腈、甲胺等等。迄今為止,已發現的星際分子有50多種。

歷史

1963年,美國科學家第一次用射電望遠鏡發現羥基分子(OH)。5年之後,又發現了由4個原子組成的氨分子(NH4)、水分子和結構較複雜的有機分子----甲醛(H2CO)。從那時起,世界許多國家的大型望遠鏡紛紛投入尋找新的星際分子的工作。這些發現,改變了天文學家過去的一錯誤看法。
星際分子的發現被列為20世紀60年代的四大天文發現之一迄今為止,人們在銀河系內發現了60多種星際分子。研究星際分子的物理和化學過程,會取得在地球上無法得到的知識,對於許多天文學家重要問題的研究提供了非常有用的信息。
從1963年套用射電天文方法檢測星際分子獲得成功以來,星際分子的研究有了很大的進展。特別是最近十年,又在星際空間和鄰近的河外星系中,陸續找到了許多種分子,到1979年底已經證認出的星際分子超過50種。每種分子往往有幾個以至上百個源,這些分子源分布在星際空間中物理條件不同的各個區域,如銀心、電離氫區和中性氫區、星周物質、暗星雲、超新星遺蹟和紅外星的附近等。有些分子(如一氧化碳)分布很廣,可用來研究銀河系和其他星系的鏇臂結構;但也有一些分子目前只在非常緻密的星雲中才能找到。位於電離氫區的著名的獵戶座A星雲是研究得最詳細的分子源之一,從中發現多種分子。在銀心方向的人馬座A和人馬座 B2兩星雲是更豐富的分子源,從中幾乎能找到所有已發現的星際分子。
1968 年,天文學家用大型射電望遠鏡 ,在銀河中心區先後發現了氨(NH3)和水(H2O)的分子。它們的數量很多,在塵埃雲的後面,形成體積巨大的“分子雲”。不久,天文學家又發現了一種比較複雜的有機分子——甲醛(CH2O)。

成果

天文觀測還發現了不少星際分子的同位素分子。這是一種了解同位素豐度比的重要方法。多數分子不止看到一條譜線。有些星際分子的微波譜線在地球條件下也不易出現,這和天文光譜學的情形是相似的。十多年來星際分子的觀測工作已得到豐富的數據。 觀際分子的主要工具是射電望遠鏡,絕大多數星際分子是靠分米至毫米波段的星際分子射電譜線發現的。也有少數分子只觀測到它們的可見光和紫外、紅外波段的譜線。空間天文學的發展突破了大氣視窗的限制,我們能夠觀測到由於強烈的大氣吸收而在地面無法觀測到的紅外、紫外等波段的譜線。微波波段的分子譜線尤其適宜於研究緻密的、溫度很低的、不透明的星際雲。通過譜線觀測可以了解星雲在其各個發展階段中的許多物理、化學特性,諸如星雲的成分、形狀、密度、溫度、速度、運動狀況和同位素豐度比等。
關於星際分子的形成過程及其化學演化目前還不十分清楚,有由電離的原子(分子)碰撞形成和靠氣體雲中的塵粒幫助形成等說法。弄清這許多分子特別是有機分子的形成過程,以及它們同地球上生命起源的關係,是天文學的一個新的分支——星際化學的重要課題。

意義

我們知道,構成生命的基礎——蛋白質的主要成分是胺基酸分子。它是一種有機分子,儘管人們還沒有在宇宙太空中直接觀測到胺基酸分子,但是,科學家在地面實驗室里用氫、水、氧、甲烷及甲醛等有機物,模擬太空的自然條件,已合成幾種胺基酸。而合成胺基酸所用的原材料,在星際分子雲中大量存在。不難想像,宇宙空間也一定存在胺基酸的分子,只要有適當的環境,它們就有可能轉變為蛋白質,進一步發展成為有機生命。據此推測,地球以外的其他星球存在生命物質,甚至可能是有高等智慧的生命物質。星際分子的研究對於天體演化學(如巨大的星雲坍縮成為恆星或星團的過程和正在“死亡”的星向星際空間拋射物質的過程)、銀河繫結構、宇宙化學等學科都有重要意義。

謎團

科學家感到困惑的是,有些星際分子竟是地球環境中找不到的,甚至在實驗室中也無法得到。這些地球上的尚不存在的星際分子,在太空中起什麼作用,有些什麼物理化學特性,這些問題都還是一個謎。

相關詞條

相關搜尋

熱門詞條

聯絡我們