宇宙星际物质存在的广泛性

伤我心太深

2015年的9月底，NASA宣布在火星发现液态水，这一新闻引发了很多人对于外星生命的强烈关注——液态水代表生命存在吗？
宇宙中星际物质（无机物和有机物）到底有多少？火星或者其他宇宙空间中会有生命体存在吗？……此前蝌蚪君曾给大家梳理了星际有机物的发现历程，这次蝌蚪君又独家专访了香港大学研究助理教授张泳，为我们解读学界在这一领域的研究成果。

本文转载自：蝌蚪五线谱

　　

张泳出生在重庆，2006年于北京大学获得天文学博士学位，目前在香港大学主要研究星周包层的物理和化学过程，是我国在分子天体物理方面的专家。


　　研究溯源：康德＆拉普拉斯星云说

　　康德于1755年在他的书《宇宙发展史概论》以及拉普拉斯于1796年在他的书《宇宙体系论》中各自提出关于太阳系起源的星云学说。这两种星云说的基本论点相近，认为太阳系内一切天体都有形成的历史，都是由同一个原始星云按照客观规律──万有引力定律逐步演变而成的。
　　按照康德与拉普拉斯的这一套星云理论推论，地球上的所有事物，甚至包括原始的生命都是来自于星云。
　　研究星际有机分子，对于我们理解在遥远外太空的生命形式，具有十分重要的意义。

　　寻找什么？组成蛋白质的基本单元：氨基酸

　　星际空间到底存在不存在大分子的有机物？张泳向蝌蚪君解释道，深空中通常超过5个原子的分子就叫复杂分子，现在已经探测到C60、C70这样的多原子有机分子，很多有机物象甲烷、乙醇等都在深空中有探测到。在这个领域，很多科学家对于生命相关的分子具有特别的研究兴趣。很多小组都在星际空间搜寻组成蛋白质的基本单元——氨基酸。
　　但研究成果还远远不够，张泳说：“目前还没有明确证据在星云中探测到了氨基酸这样的大分子量有机物（只在陨石里面探测到），前些年有人声称在分子云中探测到了，但是没有被后续的观测证实，有可能只是光谱里的噪声。”

　　如何探测和认证星际有机分子？有机分子的光谱就好象指纹一样是特征量

　　就像一台钢琴的每个按键的音调不同一样，每种有机分子的转动与振动也都有着自己独一无二的“音调”，这也使得科学家们得以通过这些有机分子的发射或者吸收光谱来识别出相应的分子，这就好象是人的指纹是独一无二的一样。
　　张泳说：“分子振动谱在红外波段，而转动谱在微波波段，天文学家通过射电和红外望远镜来探测星际有机分子。”
　　水的意义：液态水对外星生命的起源是必需的？
　　蝌蚪君：“水对外星生命是必需的吗？”
　　张泳：“是对生命的起源必需？还是生命的延续必需？这是两个问题。”
　　蝌蚪君：“对生命的起源。”
　　张泳：“ 生命起源的条件要苛刻得多。那么是不是水是必需的？我只能回答：极有可能是必需的。首先，生物的化学反应需要溶液（气态反应只对易挥发的简单分子有效而固态反应又太慢），当然溶液有可能不是水，但是考虑水的其他性质和O和H在宇宙中的丰富程度，外星生命起源极有可能需要水。”
　　张泳还告诉蝌蚪君，关于火星上的水现在主流的看法（未完全定论）是来自于小行星或者彗星的撞击。关于这一点，最主要的证据是通过比较氢的同位素D/H比（火星的D/H能够通过实验室中样本分析，比如火星陨石）。火星上有水是很早就知道的，最新发现的重要性主要是在液态的盐水。

　　研究趣谈：星云本身会酿酒

　　1970年天文学家曾经为能不能在星云中找到酒精而打赌。1974年果然在人马座中发现了总量比人类有史以来酿造的全部酒精还要多的乙醇分子。著名物理学家汤斯估计，这些酒精相当于10亿亿亿瓶的伏特加。

　　前景展望：红外技术可能颠覆我们对于星际分子的认知

　　上世纪初大家普遍认为星际空间中不可能存在分子，但60年代射电技术的提高发现了大量简单分子， 彻底改变了人类的看法。
　　张泳说：“深空中有机分子的探测，主要依赖于红外和射电技术的发展。” 现在，天文界很多人的观点是复杂有机分子（尤其生命相关）不大可能在星际空间形成，但是红外技术突破很有可能在不久的将来会颠覆这个观点，张泳说，总体上他认为复杂有机分子在星际空间中广泛存在。

　　本篇采写 蝌蚪五线谱  张华