科學(xué)家認(rèn)為，太空中大約10%~25%的碳是以名為多環(huán)芳烴（PAH）的大分子形式存在的。多環(huán)芳烴是一類至少包含兩個碳環(huán)的分子，自20世紀(jì)80年代以來，天文學(xué)家通過紅外波段的觀測，已經(jīng)獲得了一些能間接表明這些分子在太空中含量豐富的證據(jù)，但他們并沒有在太空中直接探測到過這些分子。

　　自上世紀(jì)60年代以來，射電天文學(xué)成了探索太空分子的主力。然而，功能強(qiáng)大到足以探測如多環(huán)芳烴這樣的大分子的射電望遠(yuǎn)鏡，是直到近十年才出現(xiàn)的。這些望遠(yuǎn)鏡可以捕捉到分子的轉(zhuǎn)動光譜（分子在太空中移動所發(fā)出的光的圖樣），有了轉(zhuǎn)動光譜，科學(xué)家就可以將它們與在地球?qū)嶒?yàn)室中觀察到的相同分子的光譜進(jìn)行對比。一旦發(fā)現(xiàn)與之匹配的光譜，就可以確定該轉(zhuǎn)動光譜是由哪種分子發(fā)出的，并通過其線條的強(qiáng)度和不同部分的相對強(qiáng)度來獲悉這種分子在太空中的含量以及溫度。

　　現(xiàn)在，天文學(xué)家通過分析由綠岸射電望遠(yuǎn)鏡對一塊被稱為金牛分子云（TMC-1）的空間進(jìn)行觀測時獲得的數(shù)據(jù)，確定了多環(huán)芳烴分子在星際云中的存在。這是人類首次在星際介質(zhì)中發(fā)現(xiàn)能解釋生命起源的多環(huán)芳烴分子。

　　一直以來，多環(huán)芳烴都被認(rèn)為只有在高溫下才能有效形成。在地球上，它們是燃燒化石燃料時產(chǎn)生的污染物，也是燒烤類的蔬菜或肉類在燒焦時形成的一類致癌物質(zhì)。在太空中，科學(xué)家認(rèn)為它們主要形成于垂死的恒星的大氣中。

　　然而，距離地球約450光年之遠(yuǎn)的TMC-1實(shí)則是一團(tuán)寒冷、黑暗的星際云，其溫度大約只比絕對零度高10K，在那里，恒星甚至還沒有開始形成。這意味著，多環(huán)芳烴分子或許可以在比預(yù)期的更低的溫度下形成。如此一來，多環(huán)芳烴或許不僅僅是即將死亡的恒星才能產(chǎn)生的產(chǎn)物，而且還有可能由更小的分子在局域組裝而成。

　　這項新研究的科學(xué)家已經(jīng)對TMC-1進(jìn)行了好幾年的研究。就在2018年，研究小組的一名成員觀測到了暗示著TMC-1星際云中含有苯甲腈（一個附著在腈基團(tuán)上的六碳環(huán)）的跡象。在新研究中，研究人員通過分析觀測數(shù)據(jù)，確認(rèn)了苯甲腈的存在。

　　不僅如此，通過分析綠岸射電望遠(yuǎn)鏡的觀測數(shù)據(jù)，他們不僅確認(rèn)了苯甲腈，還發(fā)現(xiàn)了兩種多環(huán)芳烴分子的特征，這兩種分別被稱為1-萘甲腈和2-萘甲腈的分子由兩個融合在一起的苯環(huán)組成，其中一個苯環(huán)上連著一個腈基團(tuán)。這一結(jié)果被刊登在了于3月19日發(fā)表的《科學(xué)》雜志上。

　　其實(shí)，在過去約7個月的時間里，研究人員共發(fā)表了9篇論文來闡述這項新研究。這些論文還詳細(xì)披露了他們在TMC-1中發(fā)現(xiàn)的1-氰基-環(huán)戊二烯、HC11N、2-氰基-環(huán)戊二烯、HC4NC等一系列分子。這些結(jié)果讓天文學(xué)家們欣喜不已，他們似乎無意中打開了一個隱藏在太空中的巨大的分子倉庫。

　　探測到這些分子是天體化學(xué)的一大飛躍。在此之前，科學(xué)家想要了解形成了這些分子的詳細(xì)化學(xué)機(jī)制，知曉它們會如何與其他分子反應(yīng)，推測它們在恒星和行星的形成過程中所扮演的角色，并探索它們最終如何參與到形成了生命的碳循環(huán)之中等問題，都是十分困難的。新的結(jié)果為解答這些問題帶來了希望。
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　　接下來，研究人員計劃將進(jìn)一步研究這些多環(huán)芳烴是如何形成的，以及它們在太空中會發(fā)生什么樣的反應(yīng)。他們計劃將繼續(xù)通過強(qiáng)大的綠岸射電望遠(yuǎn)鏡用對TMC-1進(jìn)行探測，一旦獲得更多的觀測結(jié)果，就會將這些信號與實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)相匹配。

　　研究人員相信，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的這些分子只是藏在星際介質(zhì)中的冰山一角。他們希望通過這樣的研究，能夠掌握更多存在于星際中的分子。隨著對這些分子的了解越多，他們或許就可以更好地拼湊出發(fā)生在太空中的化學(xué)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。

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