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冰粒和碳原子的代表反對這些星雲的形象,這些星雲結合起來形成複雜的有機分子。
圖片來源:Masashi Tsuge
生命的基礎已經,顯然沒有復雜化學行星的好處而形成。地球可能是用這種方式的必要成分播種的。這些複雜的有機分子中的一些證據在星星之間的巨大差距中。現在,基於實驗室的研究提供了對它們如何在那裡形成的解釋。
甚至在生命存在之前,地球也具有許多可以幫助複雜生物形成的特徵。太陽和熱液通風孔提供了能量。水可以用作解決方案,雨水和風將東西移動到周圍。很難弄清楚基於碳的分子如何在星際空間中形成,但是從光譜中我們知道,許多分子都可以做到。
日本研究人員模仿了實驗室中星際雲中的條件,揭示了冰穀物表面發揮的至關重要作用。
碳只是自然存在的近100個元素之一,但是絕大多數已知分子不僅包括在內,而且基於碳原子的粘結鏈。碳的化學允許比任何其他元素都積聚大得多的分子,因此當恆星停止融合氫並繼續氦氣時,它的形成也是如此。
然而,僅僅因為碳可以形成複雜的分子並不意味著它會自動產生。在巨大的星形雲層中,原子是如此分散,以至於很少彼此接觸。尋找兼容的伴侶比在一個非常糟糕的夜總會要困難。
人們認為,冰顆粒可以用作一種原子連接應用程序,將碳分子融合在一起,但是要為此,他們需要能夠在穀物表面上擴散。在什麼情況下,沒有人確定這是可能的。
北海道大學和同事的Masashi Tsuge教授試圖複製諸如Orion Molecular Cloud Complex等氣雲的條件。這涉及將已知存在於這些雲中的已知材料冷卻至絕對零以上的溫度。
“在我們的研究中,在實驗室重新創造了可行的星際條件,我們能夠檢測到冰粒表面擴散弱結合的碳原子以反應並產生C2分子。”陳述。
Tsuge及其同事發現,在高於30 Kelvin(-405°F或-243°C)的溫度下可能發生擴散。允許碳原子在冰上擴散所需的活化能足夠低,從理論上講,即使是22 kelvin(-420°F或-251°C)也應足夠。
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碳分子在冰粒表面擴散的溫度,並形成C2分子
圖片來源:Masashi Tsuge等。自然天文學。 2023年9月14日
即使這比遠離任何恆星的空間區域都要溫暖。但是,Tsuge指出,圍繞非常年輕的恆星周圍的大面積磁盤達到了這些溫度。即使非常年輕的明星尚未達到峰值亮度,但它們仍然可以提供一些溫暖,而且似乎有些碳需求。
兩個碳原子可能需要100,000至1000萬年才能使冰川速度緩慢地遷移到一百納米,但這些原子有很多時間。
一旦形成了碳鍵,可以通過相同的擴散過程添加更多原子,從而穩定地構建更廣泛的碳骨架,而其他原子可以附著。
團隊指出,雲中的大多數碳原子不會遵循這條道路。取而代之的是,它們會遇到氫或氧原子,並形成甲烷或一氧化碳,從而限制了未來生長的前景。即使那些降落在冰粒表面上的人也經常形成甲醛(CH2o)而不是。
但是,足夠的組合形成了長碳鏈,以便我們檢測結果,也許首先要在這裡。
該研究發表在雜誌上自然天文學