詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)有史以來(lái)最冷的星際冰
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詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡對(duì)變色龍I云的視圖。（圖片來(lái)源：NASA，斯韋ESA，伯太三亞美女快餐外圍上門外圍女（微信365-*2895）提供1-2線熱門城市快速安排30分鐘到達(dá)CSA和M. Zamani（ESA / Webb）;科學(xué)：M. K. McClure（萊頓天文臺(tái)），空望F. Sun（Steward Observatory），遠(yuǎn)鏡有史Z. Smith（開放大學(xué)）和冰河時(shí)代ERS團(tuán)隊(duì)。發(fā)現(xiàn)
（神秘的際冰地球uux.cn）據(jù)美國(guó)太空網(wǎng)（作者：沙爾米拉·庫(kù)圖努爾）：美國(guó)宇航局最新的太空望遠(yuǎn)鏡不僅將天文學(xué)家的視野延伸到宇宙深處，而且還達(dá)到了比科學(xué)家以前更冷的詹姆最冷溫度。
詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡（JWST或Webb）是斯韋迄今為止最強(qiáng)大的太空天文臺(tái)，它深入了密集的伯太分子云，發(fā)現(xiàn)了豐富多樣的空望原始星際冰 - 包括一系列對(duì)生命至關(guān)重要的分子。在零下440華氏度（零下263攝氏度）的遠(yuǎn)鏡有史寒冷溫度下發(fā)現(xiàn)，這些發(fā)現(xiàn)是發(fā)現(xiàn)有史以來(lái)最冷的冰。
“如果沒(méi)有韋伯，際冰我們根本無(wú)法觀察到這些冰，詹姆最冷”太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所的天文學(xué)家克勞斯龐托皮丹（Klaus Pontoppidan）在一份聲明中說(shuō)，他是描述這項(xiàng)工作的一項(xiàng)新研究的作者。
韋伯研究了一個(gè)科學(xué)家稱之為變色龍I的社區(qū)，它位于變色龍的三亞美女快餐外圍上門外圍女（微信365-*2895）提供1-2線熱門城市快速安排30分鐘到達(dá)南部星座，距離地球約500光年，是最近的恒星形成區(qū)域之一，有幾十個(gè)口袋里有年輕的恒星。該地區(qū)屬于天文學(xué)家長(zhǎng)期以來(lái)認(rèn)為是天空中的洞的家族：黑暗分子云中充斥著氣體和塵埃，來(lái)自背景恒星的可見光無(wú)法穿透它們。
像變色龍I這樣的云是恒星苗圃;隨著時(shí)間的推移，它們的坍縮形成了恒星和潛在的巖石行星系統(tǒng)。然而，這些系統(tǒng)的化學(xué)成分以及它們可能包含的任何生命組成部分是由嵌入分子云深處的冰決定的。
現(xiàn)在，多虧了韋伯強(qiáng)大的儀器，包括其深穿透近紅外相機(jī)（NIRCam），天文學(xué)家已經(jīng)探測(cè)到變色龍I塵土飛揚(yáng)的心臟，并在演化的早期階段發(fā)現(xiàn)了冰 - 就在云的核心坍塌形成原恒星之前。
該團(tuán)隊(duì)使用來(lái)自兩顆背景恒星NIR38和J110621的光來(lái)點(diǎn)亮紅外波長(zhǎng)的變色龍I。云的不同分子被鎖定在冰中，吸收不同紅外波長(zhǎng)的星光。然后，天文學(xué)家研究了化學(xué)指紋，這些指紋在所得光譜數(shù)據(jù)中顯示為下降。這些數(shù)據(jù)幫助研究小組確定了變色龍I中存在多少分子。
“原始云冰”
該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了預(yù)期中各種主要的生命支持化合物：水，二氧化碳，一氧化碳，甲烷和氨。觀測(cè)還揭示了羰基硫化物冰的跡象，這使得首次測(cè)量分子云中存在多少硫 - 至少是地球生命所需的另一種元素。研究人員還檢測(cè)到最簡(jiǎn)單的復(fù)雜有機(jī)分子甲醇，它被認(rèn)為是恒星和行星形成早期階段發(fā)生的復(fù)雜早期化學(xué)過(guò)程的明確指標(biāo)。
“這是研究人員第一次能夠研究分子云中心附近所謂的恒星前冰的組成，”荷蘭萊頓天文臺(tái)的天文學(xué)家，該研究的主要作者M(jìn)elissa McClure在第二份聲明中說(shuō)。
詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡上的三種不同儀器分析了變色龍I云中的物質(zhì)。（圖片來(lái)源：NASA，ESA，CSA和J. Olmsted（STScI））
該團(tuán)隊(duì)檢測(cè)到甲醇的事實(shí)表明，最終將在這個(gè)云中形成的恒星和行星“將繼承相當(dāng)先進(jìn)的化學(xué)狀態(tài)的分子，”萊頓天文臺(tái)的另一位天文學(xué)家Will Rocha在一份聲明中說(shuō)。“這可能意味著行星系統(tǒng)中益生元分子的存在是恒星形成的常見結(jié)果，而不是我們太陽(yáng)系的獨(dú)特特征。
此外，甲醇可以與其他更簡(jiǎn)單的冰結(jié)合形成氨基酸，氨基酸是蛋白質(zhì)的組成部分。這些化合物可以包括甘氨酸——最簡(jiǎn)單的氨基酸之一.2016年，歐洲的羅塞塔號(hào)航天器在彗星67P / Churyumov-Gerasimenko周圍的塵埃中檢測(cè)到甘氨酸。
為什么塵埃顆粒和冰對(duì)建造可居住的系外行星很重要
變色龍I等分子云始于塵埃和氣體的彌漫區(qū)域。含有生命必需重要分子的冰，包括天文學(xué)家的最新發(fā)現(xiàn)，在塵埃顆粒的表面上形成。
隨著云層積聚成氣體團(tuán)塊并朝著恒星形成方向發(fā)展，這些冰的尺寸會(huì)越來(lái)越大，同時(shí)在塵埃顆粒上保持分層。形成生命所需的復(fù)雜分子所需的許多化學(xué)反應(yīng)在它們發(fā)生在固體表面上（如塵埃顆粒）而不是以氣態(tài)形式發(fā)生時(shí)會(huì)加速。通過(guò)這種方式，塵埃顆粒成為簡(jiǎn)單有機(jī)元素進(jìn)化成復(fù)雜分子的關(guān)鍵催化劑，最終可以形成生命的組成部分。
此外，當(dāng)恒星開始形成并且溫度升高時(shí)，這些冰的揮發(fā)性使它們能夠重新變成氣體，這就是它們最終進(jìn)入恒星熱核并最終進(jìn)入行星大氣層的方式。在變色龍I中發(fā)現(xiàn)這些原始冰，使天文學(xué)家能夠追蹤這些化合物的旅程，從居住在塵埃顆粒上到嵌入未來(lái)恒星和系外行星的核心和大氣中。
有了韋伯的數(shù)據(jù)，天文學(xué)家已經(jīng)知道，考慮到變色龍?jiān)频拿芏龋兩圛中發(fā)現(xiàn)的一系列元素比科學(xué)家預(yù)期的要豐富得多。例如，研究人員只檢測(cè)到預(yù)期硫的1%，預(yù)測(cè)的氧和碳的19%，以及預(yù)測(cè)總氮的13%。研究人員在研究中指出，最好的解釋是，這些元素可能被困在其他冰中，這些冰沒(méi)有出現(xiàn)在團(tuán)隊(duì)觀察到的波長(zhǎng)中。
在接下來(lái)的幾個(gè)月里，該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃使用韋伯的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算塵埃顆粒的大小和冰的形狀。
“這些觀察結(jié)果為制造生命構(gòu)建塊所需的簡(jiǎn)單和復(fù)雜分子的形成途徑打開了一扇新窗口，”麥克盧爾說(shuō)。
該研究在一篇論文中描述周一（1月23日）發(fā)表在《自然天文學(xué)》雜志上。
相關(guān)：NASA韋伯望遠(yuǎn)鏡可能已經(jīng)在寒冷的星云中發(fā)現(xiàn)了生命的要素
（神秘的地球uux.cn）據(jù)cnBeta：在距離地球幾百光年的地方（從宇宙的角度來(lái)說(shuō)，這是非常接近的），有一片神秘的、多霧的廣袤地帶，被稱為Chamaeleon I分子云。在一個(gè)已經(jīng)很冷很暗的宇宙中，這個(gè)霧蒙蒙的恒星苗圃被認(rèn)為是迄今為止已知的最冷和最暗的地區(qū)之一。而在太空中最陰暗的角落里，我們往往能找到我們宇宙進(jìn)化和歷史中最明亮的余燼。
周一，在《自然》雜志上，與詹姆斯-韋伯太空望遠(yuǎn)鏡合作的科學(xué)家們宣布，將這臺(tái)機(jī)器指向Chamaeleon I，發(fā)現(xiàn)了隱藏在云層中的驚人的冰冷分子。但是這些并不是普通的分子。它們是那種星際磚塊，有一天會(huì)融合成下一代的恒星和行星--甚至有可能導(dǎo)致我們所知的生命的誕生。
除了結(jié)構(gòu)性的冰塊，如冰凍的二氧化碳、氨和水之外，JWST還設(shè)法在云層中探測(cè)到了所謂的"前生物分子"的證據(jù)，這只是指已知的特定化學(xué)物質(zhì)，為生命的前體培養(yǎng)合適的條件。
萊頓天文臺(tái)的天文學(xué)家Will Rocha在一份聲明中說(shuō)："我們對(duì)復(fù)雜的有機(jī)分子的鑒定，如甲醇和潛在的乙醇，也表明在這個(gè)特定云中發(fā)展的許多恒星和行星系統(tǒng)將繼承處于相當(dāng)先進(jìn)的化學(xué)狀態(tài)的分子。這可能意味著行星系統(tǒng)中存在的前生物分子是恒星形成的一個(gè)常見結(jié)果，而不是我們自己的太陽(yáng)系的一個(gè)獨(dú)特特征。"
換句話說(shuō)，也許人類、花朵和地球人的微生物并不那么特別。也許我們?cè)谟钪嬷胁⒉还聠危驗(yàn)樵炀臀覀兊某煞质菋雰汉阈浅砷L(zhǎng)為大而壞的太陽(yáng)的異常常見的副產(chǎn)品。
我們并不確切地知道隨著時(shí)間的推移，這些云層中的分子會(huì)發(fā)生什么，然而，它打開了一些（非常初步的）尋找生命要素的途徑。萊頓天文臺(tái)的天文學(xué)家、該論文的主要作者M(jìn)elissa McClure在一份聲明中說(shuō)："這些觀察為簡(jiǎn)單和復(fù)雜分子的形成途徑打開了一扇新的窗口，這些分子是制造生命的組成部分所需要的。"
簡(jiǎn)而言之，JWST的工作原理是利用其鍍金的鏡子和高科技儀器來(lái)探測(cè)電磁波譜中紅外區(qū)域的特定波長(zhǎng)的光。
紅外線與我們習(xí)慣于用肉眼看到的普通光線超級(jí)不同。與被稱為可見光的后者不同，紅外線的波長(zhǎng)對(duì)我們來(lái)說(shuō)基本上是看不見的。然而，從宇宙的不同區(qū)域發(fā)出的大量光線--特別是來(lái)自恒星形成云內(nèi)部的光線--以不可見的紅外光到達(dá)我們地球上的有利位置。這就是為什么JWST是如此重要的事情。
這臺(tái)機(jī)器實(shí)際上是為了解碼所有的深空紅外光，并將其轉(zhuǎn)化為我們的大腦和技術(shù)可以理解的東西--闡明大量的宇宙秘密。
當(dāng)JWST在觀測(cè)Chamaeleon I時(shí)，它捕捉到了一堆與隱藏在霧氣中的冰分子有關(guān)的紅外波長(zhǎng)，并將其轉(zhuǎn)化為操作該儀器的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)可以消化的信息。
基本上，云層背景中的一顆恒星發(fā)出的光在到達(dá)JWST鏡頭的途中觸及了其路徑上的一切，而JWST的鏡頭位于距離我們星球100萬(wàn)英里之外。更具體地說(shuō)，當(dāng)這些波長(zhǎng)穿過(guò)云層本身時(shí)，它們接觸到了里面漂浮的所有冰分子。
因此，一些星光被這些冰冷的分子吸收，在其身后留下了一種指紋。這種指紋被稱為吸收線，分析后幫助推斷出創(chuàng)造它們的東西。
"參與這項(xiàng)研究的太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所韋伯項(xiàng)目科學(xué)家Klaus Pontoppidan在一份聲明中說(shuō)："如果沒(méi)有韋伯，我們根本不可能觀測(cè)到這些冰塊。"在如此寒冷和密集的區(qū)域，來(lái)自背景恒星的大部分光線被阻擋，韋伯的精湛靈敏度對(duì)于探測(cè)星光并因此識(shí)別分子云中的冰塊是必要的。"
展望未來(lái)，研究小組打算觀察隨著行星形成盤開始在該地區(qū)出現(xiàn)，這些冰和前生物成分是如何在Chamaeleon I中隨時(shí)間演變的。正如麥克盧爾所解釋的，"這將告訴我們哪種冰的混合物--因此也是哪種元素--最終可以被輸送到地外行星的表面，或者被納入巨型氣體或冰行星的大氣中。"