富勒烯是一種大型複雜的碳分子，以其耐久性而聞名。它們的原子排列成三維球形結構，具有六邊形和五邊形交替排列的特徵。就C60 富勒烯而言，這種排列類似於足球，而就C70 富勒烯而言，則類似於橄欖球。

富勒烯於1985 年被發現並獲得諾貝爾獎，它是一種穩定的碳分子，由於其在太空中的存在和運輸複雜分子的潛力，可能有助於了解宇宙的有機物質組織。上圖描述了行星狀星雲M57 的中心，由天文攝影師羅伯特-根德勒博士和約翰-波茲曼拍攝。圖片來源：NASA/ESA

這些分子是1985 年在實驗室中發現的，11 年後，他們的三位發現者獲得了諾貝爾化學獎。從那時起，許多觀測證據都證明了它們在太空中的存在，特別是在像太陽一樣大小的老恆星周圍的氣體雲中，這些氣體雲被稱為行星狀星雲，是恆星生命末期從外層排出的。

由於這些分子高度穩定且難以破壞，人們認為富勒烯可以充當其他分子和原子的籠子，因此它們可能將複雜的分子帶到地球，為生命的誕生提供了動力。因此，對它們的研究對於了解宇宙中有機物質組織的基本物理過程非常重要。

光譜學對於搜尋和識別太空中的富勒烯至關重要。透過分析原子和分子在光線中留下的化學足跡，光譜學使我們能夠研究構成宇宙的物質。

這些光譜顯示了顯示富勒烯存在的光譜線，但同時也顯示了更寬的紅外線波段（UIR，英文縮寫），這些波段在宇宙中被廣泛探測到，從太陽系中的小天體到遙遠的星系。

領導這項研究的IAC 研究員馬可-戈麥斯-穆尼奧斯（Marco A. Gómez Muñoz）解釋說：「導致這種廣泛存在於宇宙中的紅外線輻射的化學物質的鑑定是一個天體化學之謎，儘管人們一直認為它很可能富含生命的基本元素之一–碳。

為了識別這些神秘的波段，研究團隊重現了行星狀星雲Tc 1 的紅外線輻射。對發射波段的分析表明，其中存在無定形氫化碳（HAC）顆粒。這些處於高度無序狀態的碳和氫的化合物在垂死恆星的包層中非常豐富，可以解釋這個星雲的紅外線輻射。

“我們首次將從實驗室實驗中獲得的HAC光學常數與光離子化模型結合起來，從而再現了富勒烯含量非常豐富的行星狀星雲Tc 1的紅外線輻射”，論文共同作者之一、IAC研究員Domingo Anibal García Hernández解釋。

對於研究小組來說，HAC 和富勒烯同一物體的出現支持了這樣一種理論，即富勒烯可能是在塵粒被破壞的過程中形成的，例如與紫外線輻射的相互作用，而紫外線輻射的能量比可見光高得多。

有了這項成果，科學家為未來基於實驗室化學和天文物理學合作的研究開闢了道路。戈麥斯-穆尼奧斯總結說：”我們的工作清楚地表明，跨學科科學和技術在推動天體物理學和天體化學的基本進步方面具有巨大潛力。”

編譯來源：ScitechDaily