新研究进一步揭开生命诞生之谜

周一 · 知古通今|周二 · 牧夫专栏

周三 · 太空探索|周四 · 观测指南

周五 · 深空探测|周六 · 茶余星话|周日 · 视频天象

原文作者：Robert Lea

翻译：王忠伟

校对：黄诗欣

排版：葫芦

后台：朱宸宇

https://www.space.com/life-ingredients-form-dust-traps-young-stars

1

新研究或许能告诉我们生命元素是如何形成的

长期以来，科学家们一直在思考一个严肃的问题：太阳年轻的时候就是个“暴躁小伙”，生命构成所需的复杂分子是如何在它的“暴脾气”之下形成的呢？

科学家猜测有一个叫做"球粒陨星"的陨石家族把构成生命的分子带到了地球上。但问题是，为什么这些陨石当中会含有碳、氮、氧等元素的复杂有机分子呢？

新研究表明，这些大分子（生命的基本组成部分）可能是在围绕幼年恒星旋转的“尘埃陷阱”中形成的。幼年恒星散发出的强光照射到冰粒和尘埃上，在短短几十年内便可使含碳大分子成型。

也就是说，构成生命的分子在行星形成之前可能已经存在，或者以鹅卵石的形式蛰伏在小行星内部。这些小行星可能会由于反复碰撞而碎裂，形成更小的天体，有些会变成陨石坠落到地球上。

藏有复杂分子的冰粒（图片来源：ESO/L. Calçada）

研究团队的成员之一、来自伦敦大学学院穆拉德空间科学实验室的保拉·皮尼亚（Paola Pinilla）提到，“尘埃陷阱在形成生命所需大分子的过程中发挥着至关重要的作用。这个发现完全出乎我们的意料。尘埃陷阱是尘埃聚集成卵石星子的有利区域，而卵石和星子是行星的构成要素。”

皮尼亚解释说，尘埃陷阱里的小粒子可以通过持续的碰撞不断再生和聚集。这些微米级别的小颗粒很容易被抬升到恒星周围那一圈扁平气体云的上层，并形成原行星盘。

皮尼亚补充道，一旦到了这一步，这些小粒子就可以吸收恒星散发出的光线，迅速转化为复杂的大分子物质。

NEWS

在实验室中还原太阳系的早期形态

像太阳这样的恒星是在星际气体和尘埃云聚集形成过密斑块时诞生的。初生的恒星会先变成一颗原恒星，从孕育它的云团中吸收物质、积累质量，在内核中引发将氢转化为氦的核聚变。这个过程决定了恒星的"主序"生命阶段，对于质量和太阳相当的恒星来说，"主序"阶段大约为100亿年。

幼年恒星PDS 70周围的原行星盘至少包含两颗正在形成的行星。（图片来源：ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Benisty等）

这颗幼年恒星的周围有一个原行星盘，当中聚集了它诞生和变成主序星时没有消耗掉的物质。顾名思义，行星就是在原行星盘中形成的，彗星和小行星也是。

我们的太阳系大约在45亿年前经历了这个过程。

此前一项地面进行的研究表明，原行星盘受到恒星光线的照射时会形成由数百个原子组成的复杂分子。这些分子主要由碳构成，类似于黑烟灰或石墨烯。

尘埃陷阱是原行星盘中的“高压区”，在这里，分子运动速度更慢，使得尘埃和冰粒堆积起来。这些颗粒会慢慢长大，并且很有可能不会因为碰撞而碎掉。也就是说，尘埃陷阱里的尘埃颗粒对行星的形成至关重要。

研究团队想知道恒星光照是否会让复杂的大分子在尘埃陷阱中形成。他们选择用计算机建模来测试这个想法。该模型基于阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列 (ALMA) 收集的观测数据，该阵列由智利北部的66台射电望远镜组成。

“我们的研究结合了天体化学、ALMA观测、实验室分析、尘埃演化和太阳系陨石研究，”团队成员、莱顿大学的尼恩科·范·德·马尔（Nienke van der Marel）说道。“我们现在可以使用基于观测的模型来解释生命大分子是如何形成的，真的太酷了。”

结果显示，生命大分子在尘埃陷阱中形成是可能的。

“当然，我们也希望结果是这样的，但它明显得让我们吃惊，”伯尔尼大学的研究小组负责人尼尔斯·利格特林克（Niels Ligterink）说道。“我希望我的同事们能多加关注重辐射对复杂化学过程的影响。大多数研究人员关注的是几十个原子大小的有机分子，但球粒陨星主要包含更大的分子。”

皮尼亚总结说："在不久的将来，我们会做更多的实验，并利用阿塔卡马大型毫米波阵列（ALMA）等功能强大的望远镜进行观测，以进一步检验这些模型。"

责任编辑：DAIKIN

牧夫新媒体编辑部

『天文湿刻』 牧夫出品

微信公众号：astronomycn

Mars Passing By
Image Credit & Copyright: Tunc Tezel (TWAN)

谢谢阅读