詹姆斯韋伯太空望遠鏡具有無與倫比的能力,可以窺視遙遠雲層的籠罩中心,揭示了我們所見過的最寒冷、最黑暗的地方的生物化學元素。
在距離地球 500 多光年的名為 Chamaeleon I 的分子雲中,望遠鏡的數據顯示存在凍結的碳、氫、氧、氮和硫——這些元素對於形成大氣層和分子(如氨基)至關重要。酸,統稱為CHON。
“這些元素是簡單氨基酸等益生元分子的重要組成部分,因此可以說是生命的成分。”天文學家瑪麗亞·德羅茲多夫斯卡婭說德國伯爾尼大學的教授。
此外,由荷蘭萊頓大學天文學家梅麗莎·麥克盧爾領導的國際研究小組還發現了更複雜分子的冷凍形式,例如水、甲烷、氨、硫化羰和有機分子甲醇。

分子雲中寒冷而緻密的團塊是恆星及其行星誕生的地方。 科學家認為 CHONS 和其他分子存在於分子雲中誕生了太陽,其中一些後來透過冰彗星傳送到地球小行星影響。
儘管變色龍一號中檢測到的元素和分子現在正在靜靜地漂浮,但有一天,它們可能會參與行星的形成,為新的嬰兒行星提供生命出現所需的成分。
“我們對複雜有機分子(如甲醇和潛在的乙醇)的鑑定也表明,在這個特定雲中發展的許多恆星和行星系統將繼承相當先進的化學狀態的分子,”天文學家威爾羅查解釋說萊頓天文台。
“這可能意味著行星系統中存在生命前分子是恆星形成的常見結果,而不是我們太陽系的獨特特徵。”
變色龍一號寒冷而緻密,是一個由塵埃和冰組成的黑暗聚集體,構成了距離地球最近的活躍恆星形成區域之一。 因此,對其成分的普查可以告訴我們很多有關恆星和行星形成的成分的信息,並有助於了解這些成分如何融入新形成的世界。
JWST 憑藉其強大的紅外線探測能力,能夠透過濃密的塵埃進行觀察,其清晰度和細節比之前的任何望遠鏡都更清晰。 這是因為紅外線波長的光不會像較短波長那樣散射塵埃顆粒,這意味著 JWST 等儀器可以比哈伯等光學儀器更好地有效地透視灰塵。

為了確定變色龍 I 號塵埃的化學成分,科學家依賴吸收特徵。 穿過雲層的星光可以被雲層中的元素和分子吸收。 不同的化學物質吸收不同的波長。 當收集發出的光的光譜時,這些被吸收的波長會變暗。 然後科學家可以分析這些吸收線以確定存在哪些元素。
詹姆斯韋伯太空望遠鏡對 Chamaeleon I 進行了前所未有的深入研究,對其成分進行了普查。 它發現矽酸鹽塵埃顆粒、上述 CHONS 和其他分子以及冰的溫度比先前在太空中測量的任何溫度都要低,約為攝氏 -263 度(-441 華氏度)。
他們發現,就雲的密度而言,CHON 的含量低於預期,其中僅包含預期硫的 1% 左右。 這表明其餘材料可能被鎖在無法測量的地方——例如岩石和其他礦物內部。
如果沒有更多信息,目前很難進行評估,因此團隊希望獲得更多資訊。 他們希望獲得更多的觀測結果,幫助他們繪製出這些冰的演化過程,從覆蓋分子雲的塵埃顆粒到融入彗星,甚至可能孕育行星。
“這只是我們將獲得的一系列光譜快照中的第一個,以了解冰如何從最初的合成演化到原始行星盤的彗星形成區域,”麥克盧爾 說。
「這將告訴我們哪種冰混合物——以及哪些元素——最終可以被傳送到類地系外行星的表面,或者融入到巨大的氣體或冰行星的大氣中。”
該研究發表於自然天文學。
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