猎户座大星云热微核中发现的复杂有机分子隐藏着生命起源的线索-浩瀚科普

生命如何在宇宙中起源？这是大家都关注的一个大问题，地球生命可能是从海底热泉口诞生的，但是构建地球生命的一些基础性物质，比如一些大分子又是如何诞生的呢？这可能需要我们将目光投向宇宙中，在星际中寻找一些复杂分子，获得生命起源的线索。2020年普查在猎户座大星云的恒星形成区，探测到4颗富含复杂分子的“热微核”，有助于厘清恒星诞生时周遭分子云的化学演化。

寻找星际中的复杂分子

天文学家很早就知道，星际空间中存在著成分以氢气为主的分子云。到了1960年代，随着射电天文学进展，科学家们在分子云中陆续发现新的分子信号。这才发现，分子云里面除了氢气，还掺杂着很多不同的分子。由于分子云是恒星与行星系统诞生的地方，这不禁让人联想，其中或许存在一些和生命起源有关的分子。

相较于简单分子而言，由至少6个以上原子构成的有机分子，天文学家称为“复杂有机分子”，可能和生命起源有更多关系。过去天文学家就试着寻找复杂有机分子，不过早期望远镜灵敏度低，所以起初发现的分子都较为简单。

天文学家发现星际云气中分子的方法，是测量分子的转动光谱。气态的分子有时转得快、有时转得慢，当分子在不同转动模式变换时会发出或吸收光线，而这些具有特征的光线就构成分子的转动光谱。

为什么复杂分子的信号会比较微弱呢？这主要有两个原因：首先，复杂分子通常需要经历很多化学过程才能形成，所以在星际云气中的丰度相对来说比较低。第二，简单分子的转动模式比较单纯，复杂分子的转动模式却很多，使得每条辐射谱线的亮度相对微弱而更不容易观测。

随着天文仪器越来越灵敏，实验室测量到、用来比对的分子光谱数量越来越多，科学家在星际发现的分子种类迅速增加，并找到更多结构复杂的分子。目前已发现的星际分子种类，从50年前的个位数，增加到最近的200多个。进入21世纪后，绿湾射电天文望远镜（GBT）以及阿塔卡玛毫米/亚毫米波阵列望远镜（ALMA）等新仪器相继上线运作，寻找复杂有机分子的成果更是突飞猛进。

虽然目前已找到的复杂有机分子，尚未能直接关系到生命起源，不过天文学家继续努力寻找和生命有关的分子。例如，许多科学家努力在星际间寻找甘氨酸，甘氨酸是一种构造相对简单的氨基酸，是构成人体蛋白质的成分之一，若能找到这种分子，有望帮助我们掌握生命起源的线索。

在猎户座星云发现新的“热微核”

1990年代找到的许多复杂有机分子，都是在大质量恒星诞生的区域发现，这些地方称为“热分子核”或者“热核”。发现热核之后，天文学家进一步想：在类似太阳系这样的小质量恒星诞生区，是否也能找到复杂有机分子呢？

2004年起，科学家的确在小质量恒星诞生的区域，找到了一些复杂有机分子。这些天体比起“热核”来说，不论是大小或是质量都要来得小，因此被称之为“热微核”。

不论是“热核”或是“热微核”，所谓的“热”，其实只是相对一般的云气来说比较高温。一般分子云只有大约绝对温度10度（10K，约-263℃），非常寒冷，而热（微）核可达大约100K至200K（约-173℃至-73℃）。在恒星形成的过程中，部分分子云密度变高，同时被加热，于是可在毫米波与红外线波段看到比较亮的区域，而“热微核”就是相对高温的致密区域。

那么，发现新的热微核意味着什么？