詹姆斯·韦布太空望远镜在猎户座星云中发现存在生命的关键分子

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原创作者：CAROLYN COLLINS PETERSEN

编译：贺柏翔

校对：牧夫天文校对组

后期：胡永葳

责任编辑：王启儒

什么要将我们的目光通过望远镜投向那渺茫的太空？寻找宇宙中的生命存在必定是其中的一个重要原因。

过去一年间，詹姆斯·韦布太空望远镜向天文学家展示了宇宙中宏伟俊丽的影像资料。此外，其携带的强大红外探测设备也在不断挖掘宇宙中有关生命存在的化学讯息。

最近，研究人员宣布：他们使用韦布太空望远镜在猎户座星云的一个年轻的恒星系统中，找到了一种对生命形成至关重要的碳化合物分子——甲基阳离子（CH3+）

宽视场红外测量探测器(Wide-field Infrared Survey Explorer，WISE)，斯皮策太空望远镜（Spitzer Space Telescope），韦布太空望远镜（JWST）红外波段成像对比

Credit：NASA/ESA

神秘的CH3+

尽管CH3+不能直接触发生命的形成，但以它为基础的复杂碳基分子是形成生命的必要条件。早在20世纪70年代，科学家就预测CH3+会在太空中被发现，但是这一过程却充满波折。由于CH3+的独特性质（仅在特定的红外光谱中可见），其观测极易被地球大气所影响，因而地面的红外探测设备对此无能为力

詹姆斯·韦布太空望远镜远离地球大气的影响，其携带的近红外光谱仪（NIRSpec）和中红外仪器（MIRI）可以出色展示红外视角下的气体云与尘埃云。

处理CH3+数据的团队成员玛丽-阿琳·马丁-德鲁梅尔（Marie-Aline Martine-Drumel）说：“本研究的发现得益于天文学家、建模师和光谱专家的良好协作，以及詹姆斯·韦布太空望远镜红外视角下的强大探测能力

在猎户座棒状区域，韦布太空望远镜观察到有“生命基石”之称的CH3+

Credit：NASA/ESA

CH3+与生命的联系

从天体化学家的角度来看，CH3+这种特殊的甲基阳离子能够与其他分子（如宇宙中最富集的元素氢）发生一系列反应，最终产生复杂碳分子，故又称其为星际有机化学的基石。此外，CH3+在地球的生命起源中也发挥了重要作用。

由于CH3+与生命的密切相关性，其发现增加了地外生命存在的可能。韦布太空望远镜能在复杂的星盘环境中发现CH3+的射线无疑是具有突破性质的。

猎户座中的IC 434星云（马头星云）是最为人们熟知的星云之一

Credit：Maroun Mahfoud

玛丽·德鲁梅尔说:“这次探测不仅验证了韦布太空望远镜令人难以置信的灵敏度，并且证实了CH3+在星际化学中的核心重要性。”

发现CH3+的原行星盘编号为d203-506，是一个典型的恒星形成区域：炽热的年轻恒星用紫外线轰击气体云（行星形成的起点）。通常认为，强烈的紫外线辐射会破坏复杂有机分子的结构，但本研究则提出了一个相反的观点——科学家认为这些辐射提供了CH3+分子形成的能量。由于区域内的恒星辐射了许多原行星盘，这意味着CH3+可能在该区域广泛存在。

回归地球论证

在新生恒星的摇篮中，既有热的、大质量的、紫外线强的恒星，也有类太阳的恒星（较为温和），那么，同样的辐射是否也触发了地球气体云中的CH3？有趣的是，对陨石的追踪分析表明，它也经历了同样的辐射。46亿年后的今天，我们生活在已知的唯一一个生命存在的星球上——诞生于严重暴露于紫外线辐射的圆盘上

本研究改变了过去的观点：即强紫外线不会破坏某些分子，事实上，它通过提供形成阳离子所需的能量来促进复杂分子的产生。

广域视角下的猎户座星云影像

Credit：Roberto Colombari

图卢兹大学的奥利维尔·伯恩内尔教授（Olivier Berné）说：这是天体化学的一个突破——紫外线辐射可以完全改变原行星盘的化学成分，实际上可能在生命起源的早期阶段发挥关键作用，帮助CH3+的产生

『天文湿刻』 牧夫出品

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火星的紫外影像

Credit：NASA

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