一個國際天文學家小組利用NASA/ESA/CSA詹姆斯-韋伯太空望遠鏡在尚未形成行星的早期原恆星中發現了多種分子，從甲烷等相對簡單的分子到乙酸和乙醇等複雜的化合物。這些都是製造潛在宜居世界的關鍵成分。

原恆星固相中存在複雜有機分子（COMs）是幾十年前透過實驗室實驗首次預測到的，其他空間望遠鏡也對這些分子進行了初步探測。其中包括韋伯早期釋放科學冰河時期計劃，該計劃在迄今為止測量到的分子雲中最黑暗、最寒冷的區域發現了多種多樣的冰。

韋伯望遠鏡的新發現

現在，作為”JOYS+”（詹姆斯-韋伯觀測年輕原恆星）計劃的一部分，利用韋伯中紅外成像儀（MIRI）前所未有的光譜分辨率和靈敏度，這些COM被逐一識別出來，並證實它們存在於星際冰層中。這包括在固相中檢測到乙醛、乙醇（我們所說的酒精）、甲酸甲酯以及可能的乙酸（醋中的酸）。

這張照片是由韋伯的中紅外線成像儀（MIRI）拍攝的，拍攝的是與被稱為IRAS23385 的大質量原恆星平行的區域。圖片來源：ESA/韋伯、NASA、CSA、W. Rocha 等人（萊頓大學）

“這項發現有助於解決天體化學中一個長期存在的問題，”團隊負責人、荷蘭萊頓大學的威爾-羅查（Will Rocha）說。 “COMs在太空中的起源是什麼？它們是在氣相還是在冰中產生的？在冰中探測到COMs 表明，冷塵粒表面的固相化學反應可以生成複雜的分子”。

固相COM 的意義

由於包括本研究在固相中探測到的COM 在內的幾種COM 以前都是在暖氣相中探測到的，因此現在認為它們源於冰的昇華。所謂昇華，就是直接從固態變成氣態，而不變成液態。因此，在冰中探測到COMs 使天文學家對更好地了解太空中其他更大分子的起源充滿希望。

哈羅德-林納茨（Harold Linnartz）多年來一直領導著萊頓的天文物理學實驗室，並負責協調本研究中所用數據的測量工作。萊頓大學的Ewine van Dishoeck 是JOYS+ 計劃的協調人之一，他分享說：”哈羅德特別高興的是，在COM 任務中，實驗室工作可以發揮重要作用，因為它已經走過了漫長的歷程。

一個國際科學家小組利用NASA/ESA/CSA 詹姆斯-韋伯太空望遠鏡，在兩顆原恆星周圍發現了大量複雜的含碳（有機）分子。此圖顯示了兩顆原恆星之一IRAS 2A 的光譜。它包括固相中乙醛、乙醇、甲酸甲酯以及可能的乙酸的指紋。韋伯在那裡探測到的這些分子和其他分子代表了製造潛在宜居世界的關鍵成分。資料來源：NASA、ESA、CSA、L. Hustak（STScI）

科學家也熱衷於探索在原恆星演化的較晚階段，這些COM 在多大程度上被傳送到行星上。與雲層中的氣體相比，冰層中的COM被更有效地傳送到行星形成盤中。因此，彗星和小行星可以繼承這些冰狀COM，而這些彗星和小行星可能與正在形成的行星相撞。在這種情況下，COM 可以被輸送到這些行星上，有可能為生命的繁衍提供原料。

科學團隊也探測到了更簡單的分子，包括甲烷、甲酸、二氧化硫和甲醛。特別是二氧化硫，使科學小組能夠研究原恆星中的硫預算。此外，二氧化硫還具有前生物的意義，因為現有的研究表明，含硫化合物在推動原始地球的新陳代謝反應中發揮了重要作用。還檢測到了負離子；它們是鹽類的一部分，而鹽類對於在更高溫度下進一步發展複雜的化學性質至關重要。這表明冰層可能更加複雜，需要進一步研究。

尤其令人感興趣的是，所研究的其中一個星源IRAS 2A 被描述為一顆低質量的原恆星。因此，IRAS 2A 可能與我們太陽系的原始階段有相似之處。如果是這樣的話，在這顆原恆星中發現的化學物種可能就存在於我們太陽系發展的最初階段，後來被送到了原始地球上。

van Dishoeck 說：”隨著原恆星系統的演化，冰物質被向內輸送到行星形成盤，所有這些分子都可能成為彗星和小行星的一部分，並最終形成新的行星系統。我們期待在未來幾年利用更多的韋伯數據一步步追蹤這條天體化學線索。”

萊頓天文台的Pooneh Nazari最近的其他工作也讓天文學家們對發現冰的更多複雜性抱有希望，此前他從Webb NIRSpec 數據中初步探測到了氰化甲酯和氰化乙酯。納扎里說：”令人印象深刻的是，韋伯現在讓我們能夠進一步探測冰的化學成分，直至氰化物的水平，而氰化物是前生物化學的重要成分。

編譯自: ScitechDaily