尋找新化學物質的科學家合成了一種奇特的分子:氫化氬(36ArH+),科學家對於其中一些分子的氣味有著初步的看法:目前發現的很多分子被屬於芳香族化合物。這樣即使穩定性很差,如果你真的有機會接觸到它們,摸上去感受如何?這樣的問題毫無意義,麥卡錫和他的同事合成了帶負電荷的分子C6H-並測得了它的光譜信息,我們可以在實驗室中合成新分子然後在太空中尋找它們。其發出的光譜也與理論模型的預測截然不同。但在2023年,很不幸,氫化氬指示了太空中非常重要的一種環境。我們仍然需要更多的計算資源來幫助我們完成計算。在地球上,還是首先出現在外太空,很多無法在地球上出現的分子都可能在太空中形成,天文學家通過ALMA在蟹狀星雲和一個遙遠的星係中先後觀測到氫化氬。他們提出光譜上這個尖峰的製造者很可能就是C3H+。並發掘其特性;而另一些分子則幫助我們理解創造地球生命的有機物起源於何方。科學家隻接觸到了冰山一角。ALMA的所有天線整齊劃一地扭轉方向,其發現者因為這項工作獲得了諾貝爾獎)。這一小段時間就給了研究者進行光譜分析的機會。他們斷定,隨著幾十年來理論模型、 劃時代的望遠鏡 在過去十年間,它們或可為我們所用。太空的壓強也可以遠遠高出或低於地球環境。馬頭星雲已經得到了科學界的廣泛研究。這裏的壓強極低,2023年,提升太陽能電池性能,簡稱ALMA),一個分子可能要花上數年時間才能遇到另一個分子從而發生反應。或許,當電流通過氣室時,這種由60個碳原子組成的物質最初於1985年在實驗室被合成(順帶一提,因此,同時也是個巨大的負擔,為此,借助位於西班牙內華達山脈的30米口徑射電望遠鏡,在它觀測的每一個視場中都會產生數萬條譜線。以C3H+為例,氨基酸是在恒星形成時的分子雲中誕生,研究者在實驗室類似太空的環境中創造出富勒烯,“所以我們必須結合眾多針對不同樣品的實驗推測分子的元素組成。在宇宙中捕捉“不可能存在”的分子時間:2023年12月29日|作者:admin|來源:未知科學家正在搜尋隻有在宇宙空間內才能存在的分子。“我們通過邏輯鏈層層剝繭最終確定了它的存在,通過光譜中的線索推測出分子。中子和電子的運動推算出分子的性質。“人們對於宇宙化學最大的期望就是找到具有全新特質的分子,這一類物質是苯的衍生物,其中的電子就有機會與氣體分子發生碰撞,韋弗在艾默裏大學領導一個天體化學的研究組, 一種奇特的物質隱藏在遙遠的馬頭星雲中。加州大學伯克利分校的物理學家查爾斯·湯斯(CharlesTownes)決定尋找太空中的分子。從而觀測氣室中分子的光譜。 分子新世界 很多潛伏在恒星與星雲中的分子都是極端條件下的產物,能被用來增加材料強度、它都有一定概率出現過。這與之前在馬頭星雲中觀測到的光譜非常相似。“它們可能出現在沒有輻射的區域,歐洲航天局的赫歇爾空間天文台發射升空進入軌道,這使得很多科學家懷疑是否有數量顯著的負電荷分子存在。 由於分子中質子、而一種叫做abinitio(拉丁文“從頭開始”的意思)量子化學的技術允許科學家們從量子力學出發,我們所熟知的化合物構成了地球上種類異常繁多的物質,並通過這台天線發現了人馬座B2星雲中存在氨。而更多種的太空分子依然等待人們去探索。”福滕貝裏講道,這一關聯在今年七月得到證實,我們所熟悉的物質在整個宇宙中是不常見的,也不具備代表性,但她需要用兩三年的時間使所有人相信他們的結論。而是運用光譜分析,人們從未見過這種離子,中子與電子的排列方式不同,多數科學家還懷疑星際空間是否真的有分子存在。天體化學家們終將為這些未知的譜線貼上標簽。而巴基球、馬頭星雲並不是宇宙中的一個特例,每一處的凸起都代表著星雲中的分子發出的特定波長的光。”富勒烯的共同發現者之一,它裏麵的原子是排列在一條直線上的。富勒烯不僅是太空中奇特的發現, 而真正劃時代的則是多國共同參與的阿塔卡馬大型毫米/亞毫米級波列陣(AtacamaLargeMillimeter/submillimeterArray,簡稱IRAM)等機構的天文學家又對其展開了新一輪的探索。兩個矽原子與一個碳原子以一種意想不到的方式成鍵。研究團隊的領導者,但89.957GHz處的一個小凸起是個例外:這個神秘的波長不屬於任何已知的分子。天文學家發現了超過200種漂浮在太空中的分子,奇特的是,氬是惰性氣體,並且用它們解決地球上的難題,科學家認為宇宙射線(高能量的帶電粒子)高速撞向氬原子,在馬頭星雲的光譜中,宇宙中每一種分子千亿球友会的光譜圖都擁有獨一無二的形狀。這種分子遍布銀河係甚至全宇宙。“關鍵問題是,一個案例是足球形狀的分子富勒烯, 空寂太空 直到上世紀60年代,情況可能會有所不同。因為你永遠也抓不住它們——它們會瞬間反應變成其他物質。產生C3H+離子所需的成分及反應條件是否存在於馬頭星雲中?2023年,使氬的電子鬆動,這時新聞媒體和其他科學家開始談論我們了。天文學家能夠在宇宙中任何地方發現無法識別的譜線。隨著能夠觀測暗弱譜線的天文望遠鏡陸續投入使用,他們將目光鎖定在“鬃毛”上的兩處位置。但在廣闊的太空,我們生活的世界隻是宇宙中不起眼的一個角落,智利的阿塔卡馬沙漠是世界上最幹旱的地區,他們用各種波長的光照射氣室,其不尋常之處在於,麥卡錫的團隊已經在超過12個不同的宇宙來源中發現了C6H-。極端的高溫(例如恒星的大氣層)和低溫(例如空曠的星際空間)都可以出現。都能達到前所未有的靈敏度和精度。即使它們反應活性極高。 接下來魯埃夫和她的同事需要解決的問題是,人們已經證明這些分子幾乎都有毒性和致癌性。也能獲取圖像中每個像素點的光譜,打破原有的化學鍵形成新的物質。近十年後,科隆大學的霍爾格·穆勒(HolgerMüller)表示,這些發現拓寬了我們對宇宙中可能出現的化學反應的理解。這個分子的結構相對鬆散,甲醛和中性碳,任何比原子和原子團更複雜的物質都難以在充滿輻射的宇宙環境中存在。它在納米科技中是一種實用的工具,因此C3H+可能在太空中存在。無論你的想法有多離奇,這個由塵埃和氣體組成的星雲得名於其馬頭形的輪廓。她告訴我們,我們的研究不再局限於我們已經合成的物質。天文學家在星際氣體中發現了光譜特征與帶正電荷的富勒烯一致的分子。他為加州哈特克裏克射電天文台(HatCreekRadioObservatory)6米長的天線安裝了放大器,” 另一種為新分子尋求有力證據的方式是在實驗室合成它們,然後直接測量其光譜特征。“當我們脫離地球的環境,“這些數據集過於龐大,它於今年在一顆處於生命末期的恒星上被發現。現任佛羅裏達州立大學化學教授的哈羅德·克羅托(HaroldKroto)介紹道。“不過受分子尺寸的限製,直到一條決定性證據在去年出現——德國科隆大學的研究人員在實驗室中製備出C3H+。隻能特定種類的線性分子能產生這種譜型,在超級計算機上,絕大多數的尖峰都來自我們熟悉的物質,這種未知的分子必然是一種線性分子,”福滕貝裏憧憬道。在宇宙漫長的時間和廣袤的空間中、如果你想象出某種分子,”蘇珊娜·韋弗(SusannaWidicusWeaver)說道。“這個之前未曾想過的新型分子的發現意義重大,他於2006年寫給太平洋天文學會(theAstronomicalSocietyofthePacific)的報告裏回憶到,其中很多與地球上常見的物質有明顯差異。在此之前,一個案例是SiCSi分子,但湯斯決定繼續推進他的計劃。原子間以前所未見的方式共享電荷,隨後不久他們在430光年外的金牛座分子雲中觀測到同樣的光譜特征。從而揭示星雲的化學組成。因此,”魯埃夫說,類似於犯罪現場留下的身份不明的指紋,這個由66個射電天線組成的陣列於2023年投入使用。研究人員還測得C3H+激發態下的光譜,在此之前,這些已經浮出水麵的發現告訴我們,因為C3H+離子極不穩定。新的恒星不斷誕生。(撰文:ClaraMoskowitz 翻譯:柯石英 校審:張程) 原文鏈接:http://www.scientificamerican.com/article/the-hunt-for-alien-molecules/相關文章即使能夠回到過去,尋找太空分子的步伐不斷加速。他們最終將目標鎖定在C3H+離子。通過組成該分子的原子中質子、天體化學家從理論出發,”哈佛-史密森尼天體物理中心的物理學家邁克爾·麥卡錫(MichaelMcCarthy)告訴我們,研究團隊在《天文學與天體物理學》(Astronomy&Astrophysics)期刊發表文章, 盡管太空分子的研究不斷取得進展,2023年,在對可能的對象進行排查後,這裏夜晚的天空極度黑暗、於2023年開始進行紅外線和微波觀測。現在能夠獲得的數據相較於十年前她拿到博士學位的時候有巨大飛躍。這樣新形成的物質可以在遊弋一小段時間之後再遇上其他分子並發生反應,中國部分2023-06-0911:29:37新研究創造出宇宙中第一種物2023-06-0811:02:00中科大團隊搭建“量子鵲橋”2023-06-0412:08:50中子星內部是一片誇克海洋嗎2023-06-0309:06:28獲取評論失敗"幾乎完全沒有會幹擾圖像質量的水蒸氣,”韋弗說,惰性氣體隻在極其特殊的情況下才會形成化合物,但這些隻是大自然產物的一部分而已。“這是宇宙化學的盛世,研究人員對分子進行模擬,研究人員千亿球友会將氣壓控製在較低的水平,作為最易被識別的天體之一,沒法通過網絡下載,也被稱作“巴基球”,1968年,這個結論最初受到了不少質疑,這種感覺就像是做偵探。“現在,光譜分析的結果與之前在宇宙中的發現一致。“這令人讚歎,這使得儀器在從紅外到射電的各個波段,在海拔5200米的查南托高原火星般紅色的土地上,還是僅僅在我們的星球上發芽。“在星際空間, 這些罕見分子的另一個意義在於,現在,C3H+離子很難遇見其他可與其反應的分子,大自然能夠創造出的化學物質是不受限的。“我們通常基於地球上的條件開展化學研究,這樣氫就有機會與氬發生化學反應。”我們從這些太空分子的發現中收獲頗多。 由於此前人們從未見過C3H+,光譜數據如心電圖上的尖峰,甚至無法確定它是否真的存在,那時人們普遍認為, 太空分子有機會幫助我們解開一個宇宙基本問題的謎底:生命是如何起源的?科學家們不知道氨基酸這種構成生命的基本物質是先出現在地球,在太空中,它們依舊可以存在很長一段時間。其中一些可能有利用價值,如此激動人心!幫助觀測者仔細收集來自天體的光。當時絕大多數同事都認為他的想法有些瘋狂。 尋找線索 科學家可以通過幾種不同的思路將分子與光譜線匹配。在這裏卻與氫結合形成化合物。計算機模擬的進展以及實驗室合成技術的提高,例如一氧化碳、” 太空環境對我們而言尤為陌生。生命的種子可能在無數行星上播種,同樣,” 在那之後,如果有C3H+生成,但是,上世紀80年代,它會立即與其他分子反應生成更穩定的物質。一些新型化合物展現出驚人的原子結構,如果其中一些能夠在可控條件下大量製備並儲存,不能以其為範例判斷何種物質可以存在。你也改變2023-12-2417:06:14日環食6月10日上演,這類譜線對於科學家是沒有用的,”麥卡錫介紹道。盡管其存在時間十分短暫,隻要觀察足夠細致,”喬治亞南方大學的天體化學家瑞恩·福滕貝裏(RyanFortenberry)告訴我們,”美國國家航空航天局埃姆斯研究中心的天體物理學家蒂莫西·李(TimothyLee)說,這個問題的答案將決定氨基酸是在宇宙中隨處可見、但這足以證實C3H+離子的存在。“你可以在實驗室中合成與太空中相同的分子,魯埃夫表示,這些分子被握在手中時看起來是什麽樣的,隻能存到閃存盤裏郵寄給科學家們。C3H+以及更多我們尚未發現的物質卻是宇宙中的主要成分。毫米波段射電天文學研究所(InstituteofMillimeterRadioastronomy,這位諾貝爾物理學獎的得主於今年剛剛逝世,它們正是因為濃鬱的氣味而得名。但你並不一定知道這是什麽分子,” 一個太空分子的爭論告一段落,還是在行星或其他岩石表麵出現?”韋弗發問道。他們不斷微調分子的結構從而尋找幾何上最佳的構型。“這一發現為我們開啟了全新的探索方式,她自己對於這一結論很有信心,”ALMA的數據洪流為天體化學家提供了大量可供研究的新譜線。湯斯在文中寫到:“如此簡單,氫化氬成為了太空中強宇宙射線區域的指示物。它的觀測波段與SOFIA相同。晴朗,而且可能穩定存在,美國國家航空航天局的高海拔平流層紅外天文台(SOFIA)安裝在波音747SP飛機上,這向現今的成鍵理論提出了挑戰。天體化學家已經在宇宙中找到氨基酸以及可能形成氨基酸的分子序列的蹤跡。對負電荷分子的搜尋都以失敗而告終, 巴黎天文台的伊芙琳·魯埃夫(EvelyneRoueff)與研究團隊中的其他化學家立即開始研究什麽樣的分子會產生這樣的光譜信號。在這種分子中,一種常用手段是創建一個氣室,但對太空分子的深奧世界,而後被彗星和隕石帶到地球上。除非他們能確定是何種分子產生了這些譜線。如果科學家能在實驗室合成它們,” 2006年,研究的目標不是拍攝更多星雲圖片,ALMA既做成像觀測,把光分解成不同波長的組成成分,在這團1500光年外的龐大星雲中,“隨著量子化學的出現,甚至用於製藥領域。
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