基本介紹
- 中文名：星際分子
- 外文名：interstellar and circumstellar molecules
- 種類：五十多種
- 分類：有機和無機
- 領域：物理
- 意義：對天體演化意義重大
簡介,解釋,分布,研究歷史,星際分子的檢測,星際分子的種類,星際分子的形成,成果,意義,謎團,最新報導,
簡介
星際分子指存在於星際空間的無機分子和有機分子。星際分子的發現，是20世紀60年代轟動天文學界的一件大事。長期以來，天文學家認為，茫茫宇宙空間，除了恆星、恆星集團、行星、星雲之類的天體物質，再沒有什麼別的物質了。直到20世紀初，人們還認為星際空間是一片真空。後來終於發現，在星際空間充滿了各種微小的星際塵埃、稀薄的星際氣體、各種宇宙射線以及粒子流。60年代在星際空間發現了大量有機分子雲，雲中含有各種複雜的有機分子。
解釋
大多數星際分子是由它們的無線電波段發射出的特徵射線探測出的，也有通過可見光、紅外、紫外波段光譜特徵觀察到的。迄今已發現50餘種星際分子，其中大多數是由碳、氫、氧、氮組成的有機分子，每種分子往往不止有一條譜線，並且有幾個到上百個數目不等的源區。它們分布在星際空間不同物理條件的各個區域，有些則集中於星際分子雲甚至更小的源區。
分布
在銀河中心區域有，在獵戶座大星雲和其他區域也有。此後，人們在宇宙太空中又陸續發現了更多的星際分子，其中有無機分子，也有有機分子。例如，羥基、一氧化碳、一硫化氮、氰化氫、甲醇、乙醛、丙炔腈、甲胺等等。迄今為止，已發現的星際分子有50多種。
研究歷史
星際分子的檢測
星際分子的研究最開始是由從事天體化學研究的天文學家進行的。天體化學主要研究星際和星周分子的形成和行為，由此探索星球的演化規律。第一類星際分子CH是由Swings和Rosenfeld在1937年根據光譜分析而推斷出的。之後的二十多年，由於觀測手段的缺乏，科學家們只確定了兩種星際分子CN和CH+。這種緩慢的進展直到20世紀60年代以後由於射電天文學的發展才有所改觀。
從1963年套用射電天文方法檢測星際分子獲得成功以來，星際分子的研究有了很大的進展。特別是Last decade，又在星際空間和鄰近的河外星系中，陸續找到了許多種分子。到1979年底已經證認出的星際分子超過50種，到2004年為止，則已經超過了130餘種。每種分子往往有幾個以至上百個源，這些分子源分布在星際空間中物理條件不同的各個區域，如銀心、電離氫區和中性氫區、星周物質、暗星雲、超新星遺蹟和紅外星的附近等。有些分子（如一氧化碳）分布很廣，可用來研究銀河系和其他星系的旋臂結構；但也有一些分子只在非常緻密的星雲中才能找到。位於電離氫區的著名的獵戶座A星雲是研究得最詳細的分子源之一,從中發現多種分子。在銀心方向的人馬座A和人馬座 B2兩星雲是更豐富的分子源，從中幾乎能找到所有已發現的星際分子。
星際分子的種類
已發現的星際分子中，大部分是有機分子。還有一些是地球上沒有的天然樣品，甚至在實驗室中也很難穩定存在的分子。
星際分子的形成
關於星際分子的形成過程及其化學演化還不十分清楚，有由電離的原子（分子）碰撞形成和靠氣體雲中的塵粒幫助形成等說法。弄清這許多分子特別是有機分子的形成過程，以及它們同地球上生命起源的關係，是天文學的一個新的分支——星際化學的重要課題。
太空中的星際分子
太空中的星際分子成果
天文觀測還發現了不少星際分子的同位素分子。這是一種了解同位素豐度比的重要方法。多數分子不止看到一條譜線。有些星際分子的微波譜線在地球條件下也不易出現，這和天文光譜學的情形是相似的。十多年來星際分子的觀測工作已得到豐富的數據。 觀際分子的主要工具是射電望遠鏡，絕大多數星際分子是靠分米至毫米波段的星際分子射電譜線發現的。也有少數分子只觀測到它們的可見光和紫外、紅外波段的譜線。空間天文學的發展突破了大氣視窗的限制，我們能夠觀測到由於強烈的大氣吸收而在地面無法觀測到的紅外、紫外等波段的譜線。微波波段的分子譜線尤其適宜於研究緻密的、溫度很低的、不透明的星際雲。通過譜線觀測可以了解星雲在其各個發展階段中的許多物理、化學特性，諸如星雲的成分、形狀、密度、溫度、速度、運動狀況和同位素豐度比等。
意義
我們知道，構成生命的基礎——蛋白質的主要成分是胺基酸分子。它是一種有機分子，儘管人們還沒有在宇宙太空中直接觀測到胺基酸分子，但是，科學家在地面實驗室里用氫、水、氧、甲烷及甲醛等有機物，模擬太空的自然條件，已合成幾種胺基酸。而合成胺基酸所用的原材料，在星際分子雲中大量存在。不難想像，宇宙空間也一定存在胺基酸的分子，只要有適當的環境，它們就有可能轉變為蛋白質，進一步發展成為有機生命。據此推測，地球以外的其他星球存在生命物質，甚至可能是有高等智慧的生命物質。星際分子研究對天體演化學（如巨大的星雲坍縮成為恆星或星團的過程和正在“死亡”的星向星際空間拋射物質的過程）、銀河繫結構、宇宙化學等學科都有重要意義。
謎團
科學家感到困惑的是，有些星際分子竟是地球環境中找不到的，甚至在實驗室中也無法得到。這些地球上的尚不存在的星際分子，在太空中起什麼作用，有些什麼物理化學特性，這些問題都還是一個謎。
最新報導
有著枝狀脊骨的星際分子
天文學家在靠近銀心的氣體雲中探測到了異丙腈。
宇宙中存在大量的有機分子。科學現在在一片名為人馬B2的巨分子雲中發現了一種名為異丙腈（i-C3H7CN）的分子。這片氣體雲是銀河系中心附近一處活動劇烈的產星區。異丙腈分子中枝狀的碳原子與迄今在星際空間發現的其他任何分子都不相同。這一發現開拓了產星區化學的新前沿，並暗示了胺基酸的存在。在胺基酸分子中這樣的枝狀結構是關鍵特徵。
雖然人們已經在宇宙中發現了不同的分子，不過對於地球生命來說最重要的成分——富含氫元素的含碳分子（也就是有機分子）在形成新恆星的氣體雲中含量最大。相關研究論文的第一作者、來自馬普射電天文所的阿瑙德·貝洛什（Arnaud Belloche）說：“要了解從簡單分子逐漸演變為可能形成生命的化學物質的過程，關鍵是要知道恆星形成過程早期有機物的形成。”
在星際空間中搜尋分子的工作始於20世紀60年代，到現在為止，人們已經發現了大約180種分子。每種分子都會發出特定波長特定形態的輻射（也就是光譜），這就好像是指紋一般，可以讓人們使用射電望遠鏡在宇宙中找到它們。
