科学探索|天文学家在宇宙“尘埃陷阱”中探测到迄今发现的最大分子天文学家在宇宙“尘埃陷阱”

荷兰莱顿天文台的研究人员通过利用智利的阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)首次在一个行星形成的圆盘中探测到二甲醚。它有九个原子，是迄今为止在这种圆盘中发现的最大分子。同时，它也是较大的有机分子的前体，可以导致生命的出现。

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“从这些结果中，我们可以更多地了解我们星球上生命的起源，进而更好地了解其他行星系统中生命的潜力，”这项研究的论文第一作者、莱顿大学下属的莱顿天文台的硕士生Nashanty Brunken说道，“看到这些发现如何融入大局，令人非常兴奋。”

二甲醚是一种有机分子，常见于恒星形成的云层中，但之前从未在行星形成的圆盘中发现过。研究人员还初步探测到了甲酸甲酯，这是一种类似于二甲醚的复杂分子，也是更大的有机分子的构建块。
“最终在星盘中探测到这些较大的分子，这真的很令人激动。有一段时间我们认为可能无法观测到它们，”论文共同作者Alice Booth说道。他也是莱顿天文台的一名研究员。

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【科学探索|天文学家在宇宙“尘埃陷阱”中探测到迄今发现的最大分子】这些分子则都是在欧洲南方天文台(ESO)共同拥有的ALMA观测站的帮助下在年轻恒星IRS 48（也被称为Oph-IRS 48）周围的行星形成盘中发现的。IRS 48位于444光年外的蛇夫座，一直是众多研究的主题，因为它的圆盘包含一个不对称的、腰果形的“尘埃陷阱” 。这个区域很可能是由于位于恒星和尘埃陷阱之间的一颗新诞生的行星或小伴星而形成的，它保留了大量毫米大小的尘埃颗粒，这些尘埃颗粒可以聚集在一起进而成长为千米大小的物体，比如彗星、小行星甚至可能是行星。

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许多复杂的有机分子如二甲醚，被认为是在恒星形成的云层中产生的，甚至在恒星本身诞生之前。在这些寒冷的环境中，像一氧化碳这样的原子和简单的分子粘附在尘埃颗粒上会形成一个冰层并发生化学反应，从而产生更复杂的分子。研究人员最近发现，IRS 48星盘中的尘埃陷阱也是一个冰库，藏有被这种富含复杂分子的冰覆盖的尘粒。正是在圆盘的这个区域，ALMA现在发现了二甲醚分子的迹象：随着IRS 48的加热使冰升华为气体，从冷云中继承下来的被困分子被释放出来，变得可探测。
“让这更令人兴奋的是，我们现在知道这些更大的复杂分子可以用来喂养盘中的成形行星，”Booth表示，“这在以前是不知道的，因为在大多数系统中，这些分子都隐藏在冰中。”
二甲醚的发现表明，通常在恒星形成区检测到的许多其他复杂分子也可能潜伏在行星形成盘的冰结构上。这些分子是前生物分子的前体如氨基酸和糖类，它们是生命的一些基本组成部分。

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因此通过研究它们的形成和演化，研究人员可以更好地了解前生物分子是如何在行星上结束的，其中包括我们的行星。

未来，科学家们将用欧空局的极大型望远镜(ELT)对IRS 48进行研究。该望远镜目前正在智利建造并将在本十年晚些时候开始运行，它将使研究小组能够研究该圆盘最内部区域的化学成分，像地球这样的行星可能正在那里形成。