科學(xué)家認為，太空中大約10%~25%的碳是以名為多環(huán)芳烴（PAH）的大分子形式存在的。多環(huán)芳烴是一類(lèi)至少包含兩個(gè)碳環(huán)的分子，自20世紀80年代以來(lái)，天文學(xué)家通過(guò)紅外波段的觀(guān)測，已經(jīng)獲得了一些能間接表明這些分子在太空中含量豐富的證據，但他們并沒(méi)有在太空中直接探測到過(guò)這些分子。

　　自上世紀60年代以來(lái)，射電天文學(xué)成了探索太空分子的主力。然而，功能強大到足以探測如多環(huán)芳烴這樣的大分子的射電望遠鏡，是直到近十年才出現的。這些望遠鏡可以捕捉到分子的轉動(dòng)光譜（分子在太空中移動(dòng)所發(fā)出的光的圖樣），有了轉動(dòng)光譜，科學(xué)家就可以將它們與在地球實(shí)驗室中觀(guān)察到的相同分子的光譜進(jìn)行對比。一旦發(fā)現與之匹配的光譜，就可以確定該轉動(dòng)光譜是由哪種分子發(fā)出的，并通過(guò)其線(xiàn)條的強度和不同部分的相對強度來(lái)獲悉這種分子在太空中的含量以及溫度。

　　現在，天文學(xué)家通過(guò)分析由綠岸射電望遠鏡對一塊被稱(chēng)為金牛分子云（TMC-1）的空間進(jìn)行觀(guān)測時(shí)獲得的數據，確定了多環(huán)芳烴分子在星際云中的存在。這是人類(lèi)首次在星際介質(zhì)中發(fā)現能解釋生命起源的多環(huán)芳烴分子。

　　一直以來(lái)，多環(huán)芳烴都被認為只有在高溫下才能有效形成。在地球上，它們是燃燒化石燃料時(shí)產(chǎn)生的污染物，也是燒烤類(lèi)的蔬菜或肉類(lèi)在燒焦時(shí)形成的一類(lèi)致癌物質(zhì)。在太空中，科學(xué)家認為它們主要形成于垂死的恒星的大氣中。

　　然而，距離地球約450光年之遠的TMC-1實(shí)則是一團寒冷、黑暗的星際云，其溫度大約只比絕對零度高10K，在那里，恒星甚至還沒(méi)有開(kāi)始形成。這意味著(zhù)，多環(huán)芳烴分子或許可以在比預期的更低的溫度下形成。如此一來(lái)，多環(huán)芳烴或許不僅僅是即將死亡的恒星才能產(chǎn)生的產(chǎn)物，而且還有可能由更小的分子在局域組裝而成。

　　這項新研究的科學(xué)家已經(jīng)對TMC-1進(jìn)行了好幾年的研究。就在2018年，研究小組的一名成員觀(guān)測到了暗示著(zhù)TMC-1星際云中含有苯甲腈（一個(gè)附著(zhù)在腈基團上的六碳環(huán)）的跡象。在新研究中，研究人員通過(guò)分析觀(guān)測數據，確認了苯甲腈的存在。

　　不僅如此，通過(guò)分析綠岸射電望遠鏡的觀(guān)測數據，他們不僅確認了苯甲腈，還發(fā)現了兩種多環(huán)芳烴分子的特征，這兩種分別被稱(chēng)為1-萘甲腈和2-萘甲腈的分子由兩個(gè)融合在一起的苯環(huán)組成，其中一個(gè)苯環(huán)上連著(zhù)一個(gè)腈基團。這一結果被刊登在了于3月19日發(fā)表的《科學(xué)》雜志上。

　　其實(shí)，在過(guò)去約7個(gè)月的時(shí)間里，研究人員共發(fā)表了9篇論文來(lái)闡述這項新研究。這些論文還詳細披露了他們在TMC-1中發(fā)現的1-氰基-環(huán)戊二烯、HC11N、2-氰基-環(huán)戊二烯、HC4NC等一系列分子。這些結果讓天文學(xué)家們欣喜不已，他們似乎無(wú)意中打開(kāi)了一個(gè)隱藏在太空中的巨大的分子倉庫。

　　探測到這些分子是天體化學(xué)的一大飛躍。在此之前，科學(xué)家想要了解形成了這些分子的詳細化學(xué)機制，知曉它們會(huì )如何與其他分子反應，推測它們在恒星和行星的形成過(guò)程中所扮演的角色，并探索它們最終如何參與到形成了生命的碳循環(huán)之中等問(wèn)題，都是十分困難的。新的結果為解答這些問(wèn)題帶來(lái)了希望。
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　　接下來(lái)，研究人員計劃將進(jìn)一步研究這些多環(huán)芳烴是如何形成的，以及它們在太空中會(huì )發(fā)生什么樣的反應。他們計劃將繼續通過(guò)強大的綠岸射電望遠鏡用對TMC-1進(jìn)行探測，一旦獲得更多的觀(guān)測結果，就會(huì )將這些信號與實(shí)驗室數據相匹配。

　　研究人員相信，現已發(fā)現的這些分子只是藏在星際介質(zhì)中的冰山一角。他們希望通過(guò)這樣的研究，能夠掌握更多存在于星際中的分子。隨著(zhù)對這些分子的了解越多，他們或許就可以更好地拼湊出發(fā)生在太空中的化學(xué)反應網(wǎng)絡(luò )。

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