韦伯望远镜在极端恒星环境中发现生命的前身：水和简单的有机分子

像我们地球这样的行星，包括有水的行星，甚至可以在已知最恶劣的恒星形成环境中形成，这种环境被来自大质量恒星的强烈紫外线所笼罩。这是詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）对这种环境的新观测分析的主要结果。

这些观测结果在同类观测中尚属首次--在JWST之前，这种详细的观测是不可能实现的。这对于类地行星和宇宙中的生命来说都是一个好消息：可以形成这类行星的环境种类繁多。这些结果现已发表在《天体物理学杂志通讯》（Astrophysical Journal Letters）上。

一颗年轻的太阳型恒星周围的气体和尘埃盘中发现了水和含碳分子，这颗恒星位于银河系中最极端的环境之一。这种圆盘是行星围绕新生恒星形成的地方。由马克斯-普朗克天文学研究所（MPIA）的玛丽亚-C-拉米雷斯-坦努斯（María C. Ramírez-Tannus）领导的天文学家小组利用詹姆斯-韦伯太空望远镜窥探了这个圆盘的内部区域。

这个被天文学家称为"XUE-1"的圆盘暴露在附近高温大质量恒星的强烈紫外线辐射下。然而，即使在这样恶劣的环境中，观测结果还是检测到了水和简单的有机分子。拉米雷斯-坦努斯说："这一结果出乎意料，令人振奋！它表明，即使在银河系最恶劣的环境中，也存在着形成类地行星的有利条件和生命的要素。

大质量恒星形成区的艺术家印象图，前景为行星形成盘 XUE-1。该区域被大质量恒星发出的紫外线所笼罩，左上角可见其中一颗恒星。圆盘附近的结构代表了研究人员在新观测中发现的分子和尘埃。图片来源：© Maria Cristina Fortuna (www.mariacristinafortuna.com)

大规模恒星形成区的空前细节

新的观测结果在同类研究中尚属首次。以前对行星形成盘的详细观测仅限于附近没有大质量恒星的恒星形成区。大质量恒星形成区则完全不同：在那里，无数恒星在大致相同的时间形成，包括一些罕见但威力巨大的超大质量恒星。在宇宙恒星形成的"黄金时代"，即大约 100 亿年前，大部分恒星都是在这种大质量星团中形成的。总体而言，宇宙中一半以上的恒星--包括我们的太阳--都诞生于大质量恒星形成区，同时还有它们的行星。然而，人们对这种恶劣环境对星盘内部区域的影响却一无所知，而陆地行星有望在这些区域形成。

大质量恒星非常明亮，会发出大量高能紫外线辐射。它们的存在会对其附近造成相当大的干扰。这种干扰是否会经常干扰类似太阳的恒星周围像地球这样的行星的形成，这还是一个未决问题--这将使类似地球的行星在这种大质量恒星簇中处于边缘地位，并非不可能形成，但非常罕见。有一些似是而非的论点认为情况可能如此。例如，来自大质量恒星的紫外线辐射分散了外盘部分的气体，从而抑制了尘埃粒子的生长和向内漂移，而尘埃粒子正是类地行星（以及木星或土星等巨型行星的核心）的组成部分。这很可能不利于类地行星的形成。

迄今为止，观测结果都无助于回答这个问题。在当今宇宙中，大质量恒星形成区非常罕见，即使是最近的恒星形成区也离得很远。直到最近，还没有办法观测到类似太阳恒星周围的小型星盘的任何细节。为数不多的行星形成盘距离很近，可以进行详细观测，但它们都位于安静的环境中，没有来自大质量恒星的强烈紫外线辐射，因此对回答这个问题毫无用处。

XUE 合作项目（"极端紫外线环境"的缩写）的徽标显示的是 Muisca 文化中的太阳神 Xué。穆伊斯卡人是生活在拉米雷斯-坦努斯的家乡哥伦比亚中部的原住民。徽标取材于波哥大附近发现的岩石艺术。图片来源：© XUE 合作

利用 JWST 探测内盘

这种情况随着 JWST 的出现而改变。当这台望远镜可以用于科学观测时，拉米雷斯-坦努斯和 XUE（极紫外环境）合作小组成功申请观测 NGC 6357。这里距离地球 5500 光年，是距离最近的大质量恒星形成区之一。它也是最有希望回答内盘问题的观测目标：NGC 6357包含十多颗高亮度大质量恒星，确保该区域可见的一些行星形成盘在其存在的大部分时间里都暴露在强烈的紫外线辐射下。多样性是一个重要因素：该区域包含各种类型的盘，其中一些受到的辐射较多，另一些则较少。

来自斯德哥尔摩大学的阿尔扬-比克（Arjan Bik）说："如果强烈辐射阻碍了原行星盘内部区域行星形成的条件，那么NGC 6357就是我们应该看到这种影响的地方。"

天文学家们进行的观测记录了光谱：对光线进行彩虹般的分解，从而估算出观测区域中存在的特定分子。令他们惊讶的是，拉米雷斯-坦努斯和她的同事们发现，就关键分子的存在（和性质）而言，NGC 6357 中至少有一个内盘（即 XUE-1）与低质量恒星形成区中的同类物质并无本质区别。

韦伯天文台是未来十年中最重要的天文台，为全世界成千上万的天文学家服务。它研究我们宇宙历史的每一个阶段。资料来源：美国国家航空航天局

严酷环境中的硅酸盐、水和其他分子

拉米雷斯-坦努斯说："我们在XUE-1的最内层区域发现了大量的水、一氧化碳、二氧化碳、氰化氢和乙炔。这为了解所产生的陆地行星最初大气层的可能组成提供了宝贵的线索"。研究人员还发现了硅酸盐尘埃，其数量与低质量恒星形成区域中的硅酸盐尘埃数量相似。这是在这种极端条件下首次检测到此类分子。

对于类地行星和宇宙生命来说，这些观测结果是个好消息：显然，位于一些最恶劣恒星形成环境中的类太阳恒星周围的原行星盘内部区域，与低质量恒星一样能够形成类似地球的岩石行星。它们甚至提供了丰富的水，这是我们所知的生命的必要成分。至于这是否意味着在这种环境中诞生了大量的类地行星，研究人员并不能通过观察单个圆盘来判断。XUE合作小组正在进一步开展观测：JWST将对NGC 6357不同部分的另外14个圆盘进行勘测，这将大大有助于解决这一重要问题。

编译来源：ScitechDaily