天文学家在距离地球430光年的金牛座分子云中，发现了迄今为止在深空中发现的最大的基于碳的分子之一。这一发现之所以重要，是因为它为解决天体化学中的一个长期谜题提供了更多线索：生命的基石——碳，究竟来自何方？
这种名为芘的分子由四个融合的碳平面环组成，因此被归类为多环芳烃（PAH）——可见宇宙中最丰富的复杂分子之一。多环芳烃最早于20世纪60年代在被称为碳质球粒陨石的陨石中被发现，这些陨石是我们太阳系形成时原始星云的残余。
麻省理工学院化学系助理教授布雷特·麦克奎尔在一份声明中说：“恒星和行星形成中的一个大问题是，早期分子云中的化学库存有多少被继承并形成了太阳系的基本组成部分？”
人们认为多环芳烃构成了太空中发现的碳的大约20%，并且它们存在于恒星生命周期的不同阶段，从它们的形成到它们的死亡。它们的稳定性和对紫外线（UV）辐射的韧性使它们有可能在恶劣的深空条件下生存下来。
研究人员表示，他们在金牛座云中寻找芘和其他多环芳烃，是因为在近地小行星龙宫的样本中发现了高浓度的芘。在太阳系的发源地发现这些分子，为天文学家提供了他们长期寻找的直接联系。
芘作为一种多环芳烃，其在宇宙中的存在为生命起源的研究提供了线索。有了如此复杂的有机分子，我们有理由相信在宇宙的某个地方出现了氨基酸，至少地球上有了这样的物质，不排除其他恒星也有。
芘分子以碳环结构为骨架，是宇宙从无机到有机环境演变的关键证据，一旦形成我们熟知的氨基酸，那么就等于出现了生命。氨基酸可形成蛋白质，这才是我们期待已久的生命物质。虽然目前氨基酸分子在星际空间中还没有探测到，但科学家认为形成氨基酸只是时间问题。
麦克奎尔说：“我们观察的是起点和终点，它们显示出了相同的东西。这是非常有力的证据，表明这些来自早期分子云的物质找到了进入构成我们太阳系的冰、尘埃和岩石体的途径。”
这一发现是利用射电天文学完成的，射电天文学是天文学的一个主要分支，它观察恒星、行星、星系和尘埃云等天体在射电频谱中的表现。通过研究这些源产生的射电波，天文学家可以了解特定目标的组成、结构和运动。
与用于识别太空中分子的其他仪器相比，射电望远镜能够观察单个分子而不是一般分子群。它们通过检测分子在特定频率下发射或吸收的独特的“指纹”来实现这一点，每个分子都有一组独特的旋转和振动能量水平。当分子在这些水平之间转换时，就会产生特征性射电波。
不列颠哥伦比亚大学化学系助理教授伊尔萨·库克说：“这是自我们2021年首次发现多环芳烃以来，在太空中识别出的第七种个体多环芳烃。多环芳烃与生命的基石具有类似的化学结构。通过更多地了解这些分子的形成和在太空中的传输方式，我们可以更多地了解我们自己的太阳系，以及其中的生命。”
天文学家估计芘占云中发现的碳的约0.1%。“这是一个绝对巨大的丰度。一个几乎难以置信的碳汇。它是星际间稳定的岛屿，”麦克奎尔说。
对团队来说，更有趣的是，除了在太阳系的起源地发现芘之外，云的温度被测量为仅为10开尔文（-263摄氏度）。在地球上，多环芳烃是在高温过程中形成的，主要是通过化石燃料的燃烧。因此，在如此寒冷的环境中发现它们是令人惊讶的。库克说：“未来的工作旨在探索多环芳烃是否能在极度寒冷的地方形成，或者它们是否来自宇宙中的其他地方，可能通过一颗老恒星的死亡阵痛。”
这一发现不仅为理解太阳系的起源提供了新的视角，也为未来的研究指明了方向。科学家们将继续利用先进的射电望远镜和其他观测手段，深入探索这些复杂分子的形成机制和在宇宙中的分布情况。这些研究不仅有助于解开天体化学的谜团，还可能为寻找地外生命提供重要线索。
通过对金牛座分子云的进一步研究，科学家们希望能够揭示更多关于宇宙中碳基分子的秘密，并进一步理解这些分子在恒星和行星形成过程中的角色。未来的研究将继续探索这些分子的起源、演化和在宇宙中的传播途径，为我们揭示更多关于宇宙和生命起源的奥秘。