詹姆斯·韦伯太空望远镜在猎户座星云中发现了关键的碳分子

在猎户座星云（Orion Nebula）的精细结构深处，天文学家终于发现了一种在星际空间中从未见过的重要碳分子。

甲基，也被称为甲基阳离子（CH3+），这是一种碳化合物，长期以来一直被预测在星际空间的有机化学中发挥关键作用。现在，利用詹姆斯·韦伯（JWST）太空望远镜，科学家们在一颗新生恒星周围的尘埃和气体盘中发现了它，证实了这一角色的合理性。

虽然，CH3+不被认为是生命的基本成分之一，但科学家认为，它有助于构建更复杂的碳分子。由于我们所知道的生命是以碳为基础的，在星际空间中发现 CH3+ 对我们理解银河系其他地方的生命是如何出现的有重要意义。

法国巴黎萨克雷大学的天文学家玛丽-阿琳·马丁-德鲁梅尔（Marie-Aline Martin-Drumel）说：“这次探测不仅证实了韦伯望远镜令人难以置信的灵敏度，而且证实了CH3+在星际化学中的核心重要性。”

CH3+是一个很有趣的分子。它与许多其他分子发生反应，但不与我们宇宙中最丰富的元素 —— 氢发生反应。这意味着，它有可能成为在星际环境中创造更复杂分子的垫脚石。几十年来，科学家们一直认为，这是星际碳基或有机化学的基石。

但是，它在太阳系外的观测中没有出现过，这意味着我们无法确定它的存在或作用。许多这样的观测是在无线电频谱中进行的；遗憾的是，CH3+ 缺乏被射电望远镜观测到的必要特征。

好在，这就是JWST的用武之地。由于红外光可以穿过其他波长散射的尘埃，它的特殊红外灵敏度，使其成为探测有望发现CH3+的尘埃环境的理想选择。

在法国图卢兹大学的天文学家奥利维尔·伯纳尔（Olivier Berné）的带领下，一个团队对猎户座星云进行了更近距离的观察，这是由JWST的中红外光谱仪捕捉到的。在那里，他们在光谱中发现了令人困惑的亮线，最终，这些亮线可以用 CH3+ 的存在来最好地解释。

这次探测的位置是在一颗名为“d203-506”的红矮星周围的尘埃和气体盘上。这是新星的共同特征；它们诞生于在重力作用下坍缩的空间分子云中的密集物质结。当这个物体旋转时，它会绕着物质旋转，排列成一个圆盘，围绕着正在形成的恒星旋转，就像水围绕着排水口一样。

一旦恒星形成，圆盘的剩余部分就开始形成其他物体，构成行星系统，比如行星、小行星、彗星和卫星。我们的太阳系就是在这样一个圆盘上诞生的；研究其他恒星周围的圆盘可以帮助我们了解太阳系是如何形成的，以及生命是如何出现的。

d203-506在猎户座的位置。

有一个非常重要的症结。“d203-506”的原行星盘正受到附近大质量恒星发出的强烈紫外线的强烈照射，这被认为是原行星盘中的一个常见阶段，因为大多数恒星都是在恒星托儿所形成的，在那里这些大质量恒星很常见。来自陨石的证据表明，我们的太阳系也经历了这样的阶段。

这种辐射被认为对复杂的有机分子具有相当大的破坏性作用。因此，想要弄清楚它们是如何存活到后来生命出现的，真有点让人挠头。

幸运的是，研究小组找到了解决这个难题的办法。根据他们的分析，紫外光促进了 CH3+ 的形成。从宇宙的角度来说，紫外线照射不会持续很长时间：那是因为释放紫外线的大质量恒星寿命很短，在死亡前只持续几百万年。

所以，一旦分子存在，大质量恒星消失，CH3+就可以继续帮助形成更复杂的碳分子。

天文学家奥利维尔·伯纳尔表示：“这清楚地表明，紫外线辐射可以完全改变原行星盘的化学成分。它实际上可能在生命起源的早期化学阶段发挥关键作用，帮助产生 CH3+，这可能是以前被低估的。”

关于这种分子的性质，以及它在星际化学中扮演的角色，问题仍然存在。该团队表示，未来的研究将解决这些问题。

这项研究发表在《自然》杂志上。

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