詹姆斯·韋伯太空望遠鏡在行星形成盤中發現有趣的碳分子 _太空

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡儀器NIRCam(左)、MIRI(右上)和兩者結合(右下)拍攝的獵戶座星云中行星形成盤的三視圖。(圖片鳴謝:歐空局/韋伯、美國航天局、加空局、m .扎馬尼(歐空局/韋伯)、PDRs4All ERS團隊)
據美國太空網（羅伯特·李）：最近的一項研究報告稱，詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(JWST)在一顆年輕恒星周圍形成行星的氣體和塵埃盤中發現了一個被認為是星際化學基石的碳分子。
JWST在一個名為d203-506的原行星盤系統中檢測到了碳化合物甲基陽離子(CH3+)，該系統位于獵戶座星云中，距離地球約1350光年。該系統中心的恒星是一顆紅矮星，質量只有我們太陽的10%,整個系統正在受到來自附近年輕的大質量熱恒星的強烈紫外線輻射的轟擊。
科學家們認為，大多數原行星盤在特定時期會受到強烈的紫外線輻射，因為恒星往往會形成群體，其中包括大質量的紫外線產生恒星。這包括我們自己的宇宙鄰居；來自隕石的證據表明，我們年輕的太陽系在大約45億年前形成時，受到了這種輻射的猛烈轟擊。
如此強烈的輻射轟擊會摧毀構成生命基礎的復雜有機分子。但是我們知道情況并不總是這樣；畢竟地球上有生命存在。在一個最終可能孕育生命的行星正在形成的區域發現甲基陽離子，可能有助于解開這個宇宙之謎，并幫助科學家更好地了解宇宙中生命是如何以及在哪里開始的。
盡管是一種相對簡單的分子，但自20世紀70年代以來，甲基陽離子一直處于宇宙碳化學理論的中心，因為它像其他含碳離子(帶電荷的分子)一樣，容易與許多其他分子反應。這意味著它可以啟動更復雜的碳分子的生長，即使在低溫下。
像這樣的碳化學是天體生物學家特別感興趣的，因為我們所知道的生命是碳基的。然而，直到JWST到來很久，天文學家才能夠在相對遙遠的行星形成盤中檢測到這種碳分子。
這是因為用射電望遠鏡觀察原行星盤需要分子具有所謂的“永久偶極矩”，這意味著它們有一個正“端”和一個負“端” 。甲基陽離子缺少永久偶極矩。而地基光學望遠鏡經歷了太多的大氣干擾，無法從它吸收和發射的光線中發現它，這個過程被稱為光譜學。這意味著發現甲基陽離子需要非常敏感的太空望遠鏡，如2022年夏天開始運行的JWST 。
研究小組成員Marie-Aline Martin是Paris-Saclay大學的一名研究員，他在一份聲明中說:“CH3+的發現不僅證實了JWST令人難以置信的靈敏度，還證實了CH3+在星際化學中的重要作用 ?！?。
關于有機分子如何在紫外線輻射下幸存下來的難題，馬丁和他的同事們認為他們可能有一個解決方案。該小組認為，甲基陽離子實際上可能直接出現在這些位置，這是紫外線輻射為分子形成提供所需能量的結果。
還有其他跡象顯示，紫外線輻射的轟擊也會對原行星盤產生深遠的影響。例如，JWST的觀察表明，沒有受到嚴重輻射的圓盤比那些受到嚴重輻射的圓盤含有更多的水，例如d203-506，研究小組在其中沒有檢測到水。
“這清楚地表明，紫外線輻射可以完全改變原行星盤的化學成分，”該研究的主要作者、圖盧茲大學科學家奧利維爾·伯恩(Olivier Berné)在同一份聲明中說 ?！巴ㄟ^幫助產生甲基陽離子，它實際上可能在生命起源的早期化學階段發揮了關鍵作用——這一點可能以前被低估了 ?！?br>這項研究發表在四月份的天體物理學雜志《快報》上。