詹姆斯韦伯太空望远镜具有无与伦比的能力,可以窥视遥远云层的笼罩中心,揭示了我们所见过的最寒冷、最黑暗的地方的生物化学元素。
在距地球 500 多光年的名为 Chamaeleon I 的分子云中,望远镜的数据显示存在冻结的碳、氢、氧、氮和硫——这些元素对于形成大气层和分子(如氨基)至关重要。酸,统称为 CHON。
“这些元素是简单氨基酸等益生元分子的重要组成部分,因此可以说是生命的成分。”天文学家玛丽亚·德罗兹多夫斯卡娅说德国伯尔尼大学的教授。
此外,由荷兰莱顿大学天文学家梅丽莎·麦克卢尔领导的国际研究小组还发现了更复杂分子的冷冻形式,例如水、甲烷、氨、硫化羰和有机分子甲醇。
分子云中寒冷而致密的团块是恒星及其行星诞生的地方。科学家认为 CHONS 和其他分子诞生了太阳,其中一些后来通过冰彗星传送到地球影响。
尽管变色龙一号中检测到的元素和分子现在正在静静地漂浮,但有一天,它们可能会参与行星的形成,为新的婴儿行星提供生命出现所需的成分。
“我们对复杂有机分子(如甲醇和潜在的乙醇)的鉴定也表明,在这个特定云中发展的许多恒星和行星系统将继承相当先进的化学状态的分子,”天文学家威尔·罗查解释说莱顿天文台。
“这可能意味着行星系统中存在生命前分子是恒星形成的常见结果,而不是我们太阳系的独特特征。”
变色龙一号寒冷而致密,是一个由尘埃和冰组成的黑暗聚集体,构成了距离地球最近的活跃恒星形成区域之一。因此,对其成分的普查可以告诉我们很多有关恒星和行星形成的成分的信息,并有助于了解这些成分如何融入新形成的世界。
JWST 凭借其强大的红外探测能力,能够透过浓密的尘埃进行观察,其清晰度和细节比之前的任何望远镜都更清晰。这是因为红外波长的光不会像较短波长那样散射尘埃颗粒,这意味着 JWST 等仪器可以比哈勃等光学仪器更好地有效地透视灰尘。
为了确定变色龙 I 号尘埃的化学成分,科学家依靠吸收特征。穿过云层的星光可以被云层中的元素和分子吸收。不同的化学物质吸收不同的波长。当收集发出的光的光谱时,这些被吸收的波长会变暗。然后科学家可以分析这些吸收线以确定存在哪些元素。
詹姆斯韦伯太空望远镜对 Chamaeleon I 进行了前所未有的深入研究,对其成分进行了普查。它发现硅酸盐尘埃颗粒、上述 CHONS 和其他分子以及冰的温度比之前在太空中测量的任何温度都要低,约为 -263 摄氏度(-441 华氏度)。
他们发现,就云的密度而言,CHON 的含量低于预期,其中仅包含预期硫的 1% 左右。这表明其余材料可能被锁在无法测量的地方——例如岩石和其他矿物内部。
如果没有更多信息,目前很难进行评估,因此团队希望获得更多信息。他们希望获得更多的观测结果,帮助他们绘制出这些冰的演化过程,从覆盖分子云的尘埃颗粒到融入彗星,甚至可能孕育行星。
“这只是我们将获得的一系列光谱快照中的第一个,以了解冰如何从最初的合成演化到原行星盘的彗星形成区域,”麦克卢尔 说。
“这将告诉我们哪种冰混合物——以及哪些元素——最终可以被传送到类地系外行星的表面,或者融入到巨大的气体或冰行星的大气中。”
该研究发表于自然天文学。
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