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太空中發現雙氧水,地球之水來源有解?

2011/07/13 | | 標籤:

天文學家首度在星際空間中現過氧化氫(hydrogen peroxide,H2O2),也就是俗稱的「雙氧水」。這項發現不僅顯示與生命密切相關的兩種分子—水和氧—之間有密切的化學關連,而且或許可以解開地 球之水的起源。在地球上,大氣中的過氧化氫在水和臭氧的化學反應中扮演著重要的角色,過氧化氫也常用在消毒與漂白的用途上。

瑞典Onsala太空觀測站(Onsala Space Observatory)天文學家Per Bergman等人,利用歐南天文台(ESO)位在智利安地斯山脈中海拔5000公尺高Chajnantor高原的APEX望遠鏡(Atacama Pathfinder Experiment telescope),以毫米(millimetre)和次毫米(submillimetre)波段觀察約400光年遠的蛇夫座rho星(Rho Ophiuchi,心宿增四)附近區域。這個區域包含溫度很低(約攝氏零下250度)的濃密氣體塵埃雲,是個恆星誕生區,蛇夫座rho星應該就是從這片雲氣中誕生的。這片雲氣的組成成分絕大部分是氫,但還含有其他微量化學分子,因此成為天文學家在太空中獵取分子的首要目標之一。Bergman等人就是在這 片雲氣中發現過氧化氫的蹤跡。

Bergman表示:他們已經從實驗室的各項實驗中瞭解他們要尋找的過氧化氫的波長是多少,然而由於蛇夫座rho星雲中的過氧化氫非常少,約每100億個氫分子,才有1個過氧化氫分子,所以得非常小心且仔細的觀測,才能偵測到過氧化氫。

過氧化氫對天文學家和化學家而言都是個關鍵分子,因為它的形成與氧和水都有密切相關;這兩種分子都是地球生命的關鍵基礎分子。又由於地球上絕大部分的水可能源自太空,科學家就更想知道水由何而來。

太空中的過氧化氫很可能是在宇宙塵(cosmic dust)顆粒表面形成的;宇宙塵是非常細小的塵粒,類似沙土或煤灰。當氫(H)原子加入氧分子(O2)時,便會形成過氧化氫。由於過氧化氫比水 (H2O)還多一個氧原子,所以當過氧化氫再與另一個氫進行化學反應時,便可產生水。所以,在蛇夫座rho星雲中發現過氧化氫,代表著宇宙中的水很可能是 藉由這樣的過程產生的。這項發現的另一個重要之處,就是或許可以協助天文學家瞭解:為何太空中這麼難以發現氧分子?

地球上熟悉而常見的元素或分子,科學家並非全都清楚它們的來源,Bergman等人的發現,顯示宇宙塵或許就是那個「失落的環節」。若能了解這些重要 分子的起源,或許就是瞭解地球生命起源重要的關鍵所在。因此,天文學家們計畫未來要利用解析度更高的ALMA電波陣列(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array),繼續在蛇夫座rho星雲中搜尋這些關鍵分子。

蛇夫座Rho星(頁首影像中偏上方的亮星)位在蛇夫座和天蝎座的邊界,鄰近天蝎座主星心宿二(影像下方的橘黃色恆星)和M4星團(心宿二右方一團星星 聚集的地方)。此處星雲色彩斑斕,有「星空調色盤」之稱,是天文攝影愛好者最喜歡拍攝的目標之一。雖然蛇夫rho亮度約5等,以肉眼即可見,但它周圍的雲 氣得用天文攝影的方式才能顯現出來。紅色圓圈標示的就是此研究觀測的目標區域。

資料來源:Hydrogen Peroxide Found in Space [2011, 07, 06]

引用自臺北天文館之網路天文館網站


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