http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2014-08-07
天文学家寻找太空神秘分子：揭示宇宙多样性
图片显示的是SiC_(2n+1)H碳原子数与吸收波长的函数，可以看到极强的π-π电子跃迁。当分子链中含有13个或更多的碳原子——并没有显著长于宇宙中已知的碳链——时，这些强电子跃迁会与弥漫星际谱带的光谱区重合。
新浪科技讯 北京时间8月2日消息，据国外媒体报道，在无比广阔而又空旷的星际空间，存在着无数不易被察觉的小分子。这些分子来自古老恒星的融合过程，并在恒星爆炸时被抛入太空，成为宇宙中碳、氢、硅和其他原子的来源。科学家估计，宇宙中的碳大约有20%是以各种形式的星际分子存在的。
许多天文学家还推测，这些星际分子也是地球上观测到的一种名为“弥漫星际谱带”(diffuse interstellar bands)现象的成因。光谱证据显示，某些特定的光线在到达地球之前，会被宇宙中的物质吸收。然而，我们并不知道这些神秘星际分子的确切化学组成和原子排列，因而还无法判定是否就是它们导致了弥漫星际谱带。
在本周的《化学物理学报》(The Journal of Chemical Physics)杂志上，来自哈佛-史密松天体物理中心的科学家提出了一个新的可能解释：这些神秘分子可能是带有硅的碳氢化合物，如SiC3H、SiC4H和SiC5H。他们还提供了支持这一假说的数据和理论。研究者在论文中指出，以往提出的许多有关弥漫星际谱带来源的可能性，至今都还没有决定性的证据。
天文学家早已知道含碳原子的星际分子存在，而且根据其特性，它们能吸收来自恒星和其他发光体的光线。科学家因此提出了一些星际分子的类型，作为弥漫星际谱带的来源。所谓弥漫星际谱带，是指在地球上拍摄的彩色光谱图中，会出现数百条暗吸收线。这些缺失的颜色反映了某些特定波长的光子在穿越浩瀚宇宙，到达地球的途中被吸收了。不仅如此，这些光子的波长还可以提供有关星际分子电子结构的确切信息。
根据这一设想，科学家理论上可以利用光谱学鉴别出这些星际分子，即在实验室中找出可以产生相同吸收“指纹”的分子。不过，经过数十年的努力，导致弥漫星际谱带形成的分子依然是一个谜。还没有人能够在实验室中复制出与之相同的吸收光谱。
“没有一个人能成功地鉴别出某个特定的分子，”前哈佛-史密松天体物理中心博士后、论文合著者尼尔·赖利(Neil Reily)说道。迈克尔·麦卡锡(Michael McCarthy)是哈佛-史密松天体物理中心的高级科学家，也是本研究的负责人，他和赖利等人在论文中提出了一组不同寻常的分子——硅末端的碳链自由基——作为弥漫星际谱带的可能来源。
研究团队首先利用流体冷却的硅烷乙炔放电方法，在实验室中创建了含硅的碳链，包括SiC3H、SiC4H和SiC5H。然后，他们分析了这些分子的光谱，并进行了理论计算，预测出可能与弥漫星际谱带吻合的长链分子。
不过，麦卡锡指出，目前的工作还不能揭示弥漫星际谱带的确切来源。要证明这些大型的硅末端碳氢分子就是科学家要寻找的目标，还需要在实验室中对它们的电子跃迁进行更多的观察，而这些可能才与天文学观测直接相关。
无论如何，这项研究提供了一种寻找弥漫星际谱带成因的可能，并揭示了宇宙中丰富的分子多样性。“星际介质是一个非常奇妙的环境，”麦卡锡说，“许多在那里十分丰富的东西，在地球上却完全不为人知。”(任天)
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跟踪对象：氯氟化碳
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科学家们选中的跟踪对象可能是常被用做冷冻剂和溶解剂的化合物氯氟化碳。鉴于该化合物对臭氧层的破坏作用，已于几年前被禁止使用。如果它存在于其他星球的大气层内，那么一定是工业社会的产物。
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设备：2018年升空的望远镜
林还表示，现今地球上没有可用于展开此项研究的设备。然而，定于2018年发射升空的詹姆斯·韦伯太空望远镜可能将研究带上正轨。
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虽然至今尚未发现有环绕白矮星的行星，但是如果有一个和地球差不多大小的行星围绕白矮星运转，那么将会为望远镜分析视野内任何物品的化学成分创造绝佳条件。
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还有另一种情况，即由于恒星逐渐冷却，化合物被刻意地输出至行星的大气层中。中国日报
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