地球上所有生命,主要是由以碳為骨幹的有機物質組成。
這些形成生命的主要成分,能在星際間找到嗎?
星星間的空間就是「星際空間」,有很長一段時間科學家認為星際空間裡物質
非常稀薄,難以產生任何可能構成生命的有機物質。
地球上的眾多生命都仰賴著由有機分子的化學反應來維繫。
在浩瀚無垠的宇宙之中,有機分子是如何出現的呢?
星際空間中是否找得到這些構成生命的原料呢?
1930年,美國天文學家特朗普勒研究銀河星團,證實了星際之間的確存在稀薄的星際物質會吸收遠方的星光。
星際物質有百分之九十以上是氣體,其餘是塵埃微粒,溫度通常低於攝氏零下200度,無法使用光學望遠鏡觀測。
1937年,科學家應用光譜學,檢測出以次甲基為基礎的星際分子,是我們最早知道成分的星際分子。
1951年,天文學家以用無線電波望遠鏡探測到星際氫原子會發射波長21cm的電磁波輻射,證實了先前的理論。
1963年,在仙后座探測到了羥基。
1968年,在人馬座方向的銀河系中心區探測到了氨和水,它們的數量很多,形成體積巨大的「分子雲」。
1969年,科學家在星際間發現了第一個有機分子甲醛。
後續的研究指出它的分佈十分廣泛,不僅出現在銀河中心區域,
在獵戶座大星雲和其他區域也有發現。
這項發現動搖了過去認爲星際空間只可能存在一些簡單分子的看法。
2012,目前全世界靈敏度最高的電波望遠鏡ALMA,在行星正在行程處發現了乙醇醛。這項發現顯示複雜的有機分子,很可能在早在行星形成前就在恆星周圍產生了。
迄今已有四十幾種星際有機分子被陸續發現;隨著科學的發達,星際有機分子的記錄還會不斷刷新。
近期的證據認為星際間的有機分子有機會在行星形成之前就已出現在其附近的分子雲中,甚至可能藉由彗星或隕石傳播到不同的位置。
目前科學家對於生命形成的過程並不完全清楚,究竟這些隱藏在星塵間的有機分子與生命的產生是否有關連?生命的誕生有可能受來自遠方的星塵影響嗎?都是未來的天文學家期待解答的問題。
一般星際空間中每立方公分空間中只有1~10個原子,地球表面的空氣每立方公分有1019個原子,相較來說星際空間幾乎可以算是真空了。
差不多是將僅僅1立方公分的空氣,涵蓋整個台北盆地從地面至三十公里的高空內之巨大空間中。
在這樣稀薄的密度下,分子很難相互碰撞並產生化學反應。
因此很長一段時間,科學家認為星際介質很難發現氫氣之外的分子。
有機化合物是碳氫化合物及其衍生物的總稱,也是生命構成的基礎。
目前已知地球的生命所使用的遺傳物質主要為DNA或RNA,均為結構十分複雜的有機分子。因此地球上最早期的生命究竟如何起源、使用哪類型的化學組成作為的遺傳物質,一直是科學家極欲探究的謎題。
原子和分子改變其量子狀態時會吸收、放出特定的光能,不同種類的原子、離子和分子吸收的光能不同,也就是不同的化學組成會有特定特徵的吸收/發射譜線。科學家利用過去實驗室檢測紀錄的譜線特徵,可以鑑定出氣體或液體中所含的元素成分。
原子和分子改變其量子狀態時會吸收、放出特定的光能,不同種類的原子、離子和分子吸收的光能不同,也就是不同的化學組成會有特定特徵的吸收/發射譜線。科學家利用過去實驗室檢測紀錄的譜線特徵,可以鑑定出氣體或液體中所含的元素成分。
位於在銀河系的中心附近的人馬座 B2分子雲,是一個由氣體和塵埃組成的巨分子雲是研究星際分子的科學家相當關注的位置,已知的星際分子有半數是在此分子雲中首次發現。
人馬座 B2是在銀河系中心附近最大的分子雲,跨越的區域大約有45秒差距;人馬座B2的總值量大約是300萬個太陽質量 ,平均密度大約是每立方公分3,000個氫原子,這大約是典型分子雲密度的20至40倍。
星際分子是在拱星雲或非常稀薄的星際塵埃和氣體經由化學反應形成的。科學家經由光譜學檢測出其成分;由於原子特性的緣故,這些譜線通常都位於無線電波、微波或者紅外線光譜的範圍,無法用可見光檢測。