NASA韦伯望远镜在尚未形成行星的早期原恒星中发现了多种分子与化合物

原恒星固相中存在复杂有机分子（COMs）是几十年前通过实验室实验首次预测到的，其他空间望远镜也对这些分子进行了初步探测。其中包括韦伯早期释放科学冰河时代计划，该计划在迄今为止测量到的分子云中最黑暗、最寒冷的区域发现了多种多样的冰。

韦伯望远镜的新发现

现在，作为"JOYS+"（詹姆斯-韦伯观测年轻原恒星）计划的一部分，利用韦伯中红外成像仪（MIRI）前所未有的光谱分辨率和灵敏度，这些COM被逐一识别出来，并证实它们存在于星际冰层中。这包括在固相中检测到乙醛、乙醇（我们所说的酒精）、甲酸甲酯以及可能的乙酸（醋中的酸）。

这张照片是由韦伯的中红外成像仪（MIRI）拍摄的，拍摄的是与被称为 IRAS23385 的大质量原恒星平行的区域。图片来源：ESA/韦伯、NASA、CSA、W. Rocha 等人（莱顿大学）

"这一发现有助于解决天体化学中一个长期存在的问题，"团队负责人、荷兰莱顿大学的威尔-罗查（Will Rocha）说。"COMs在太空中的起源是什么？它们是在气相还是在冰中产生的？在冰中探测到 COMs 表明，冷尘粒表面的固相化学反应可以生成复杂的分子"。

固相 COM 的意义

由于包括本研究在固相中探测到的 COM 在内的几种 COM 以前都是在暖气相中探测到的，因此现在认为它们源于冰的升华。所谓升华，就是直接从固态变成气态，而不变成液态。因此，在冰中探测到 COMs 使天文学家对更好地了解太空中其他更大分子的起源充满希望。

哈罗德-林纳茨（Harold Linnartz）多年来一直领导着莱顿的天体物理学实验室，并负责协调本研究中所用数据的测量工作。莱顿大学的 Ewine van Dishoeck 是 JOYS+ 计划的协调人之一，他分享说："哈罗德特别高兴的是，在 COM 任务中，实验室工作可以发挥重要作用，因为它已经走过了漫长的历程。

一个国际科学家小组利用 NASA/ESA/CSA 詹姆斯-韦伯太空望远镜，在两颗原恒星周围发现了大量复杂的含碳（有机）分子。该图显示了两颗原恒星之一 IRAS 2A 的光谱。它包括固相中乙醛、乙醇、甲酸甲酯以及可能的乙酸的指纹。韦伯在那里探测到的这些分子和其他分子代表了制造潜在宜居世界的关键成分。资料来源：NASA、ESA、CSA、L. Hustak（STScI）

科学家们还热衷于探索在原恒星演化的更晚阶段，这些 COM 在多大程度上被传送到行星上。与云层中的气体相比，冰层中的COM被更有效地传送到行星形成盘中。因此，彗星和小行星可以继承这些冰状 COM，而这些彗星和小行星又可能与正在形成中的行星相撞。在这种情况下，COM 可以被输送到这些行星上，有可能为生命的繁衍提供原料。

科学小组还探测到了更简单的分子，包括甲烷、甲酸、二氧化硫和甲醛。特别是二氧化硫，使科学小组能够研究原恒星中的硫预算。此外，二氧化硫还具有前生物的意义，因为现有的研究表明，含硫化合物在推动原始地球的新陈代谢反应中发挥了重要作用。还检测到了负离子；它们是盐类的一部分，而盐类对于在更高温度下进一步发展复杂的化学性质至关重要。这表明冰层可能更加复杂，需要进一步研究。

尤其令人感兴趣的是，所研究的其中一个星源 IRAS 2A 被描述为一颗低质量的原恒星。因此，IRAS 2A 可能与我们太阳系的原始阶段有相似之处。如果是这样的话，在这颗原恒星中发现的化学物种可能就存在于我们太阳系发展的最初阶段，后来被送到了原始地球上。

van Dishoeck 说："随着原恒星系统的演化，冰物质被向内输送到行星形成盘，所有这些分子都可能成为彗星和小行星的一部分，并最终形成新的行星系统。我们期待着在未来几年里利用更多的韦伯数据一步步追踪这条天体化学线索。"

莱顿天文台的 Pooneh Nazari最近的其他工作也让天文学家们对发现冰的更多复杂性抱有希望，此前他从 Webb NIRSpec 数据中初步探测到了氰化甲酯和氰化乙酯。纳扎里说："令人印象深刻的是，韦伯现在让我们能够进一步探测冰的化学成分，直至氰化物的水平，而氰化物是前生物化学的重要成分。

编译自:ScitechDaily