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)嶒炇抑杏^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，并通過其線條的強度和不同部分的相對強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實則是一團寒冷、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。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，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驗室數(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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