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詹姆斯韦伯太空望远镜发现有史以来最冷的星际冰

发布时间：2025-10-30 13:19:39 来源：创意视界网 作者：文艺复兴

詹姆斯韦伯太空望远镜对变色龙I云的视图。（图片来源：NASA，斯韦ESA，伯太CSA和M. Zamani（ESA / Webb）;科学：M. K. McClure（莱顿天文台），空望F. Sun（Steward Observatory），远镜有史Z. Smith（开放大学）和冰河时代ERS团队。发现
（神秘的际冰地球uux.cn）据美国太空网（作者：沙尔米拉·库图努尔）：美国宇航局最新的太空望远镜不仅将天文学家的视野延伸到宇宙深处，而且还达到了比科学家以前更冷的詹姆最冷温度。
詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST或Webb）是斯韦迄今为止最强大的太空天文台，它深入了密集的伯太分子云，发现了丰富多样的空望原始星际冰 - 包括一系列对生命至关重要的分子。在零下440华氏度（零下263摄氏度）的远镜有史寒冷温度下发现，这些发现是发现有史以来最冷的冰。
“如果没有韦伯，际冰我们根本无法观察到这些冰，詹姆最冷”太空望远镜科学研究所的天文学家克劳斯庞托皮丹（Klaus Pontoppidan）在一份声明中说，他是描述这项工作的一项新研究的作者。
韦伯研究了一个科学家称之为变色龙I的社区，它位于变色龙的南部星座，距离地球约500光年，是最近的恒星形成区域之一，有几十个口袋里有年轻的恒星。该地区属于天文学家长期以来认为是天空中的洞的家族：黑暗分子云中充斥着气体和尘埃，来自背景恒星的可见光无法穿透它们。
像变色龙I这样的云是恒星苗圃;随着时间的推移，它们的坍缩形成了恒星和潜在的岩石行星系统。然而，这些系统的化学成分以及它们可能包含的任何生命组成部分是由嵌入分子云深处的冰决定的。
现在，多亏了韦伯强大的仪器，包括其深穿透近红外相机（NIRCam），天文学家已经探测到变色龙I尘土飞扬的心脏，并在演化的早期阶段发现了冰 - 就在云的核心坍塌形成原恒星之前。
该团队使用来自两颗背景恒星NIR38和J110621的光来点亮红外波长的变色龙I。云的不同分子被锁定在冰中，吸收不同红外波长的星光。然后，天文学家研究了化学指纹，这些指纹在所得光谱数据中显示为下降。这些数据帮助研究小组确定了变色龙I中存在多少分子。
“原始云冰”
该团队发现了预期中各种主要的生命支持化合物：水，二氧化碳，一氧化碳，甲烷和氨。观测还揭示了羰基硫化物冰的迹象，这使得首次测量分子云中存在多少硫 - 至少是地球生命所需的另一种元素。研究人员还检测到最简单的复杂有机分子甲醇，它被认为是恒星和行星形成早期阶段发生的复杂早期化学过程的明确指标。
“这是研究人员第一次能够研究分子云中心附近所谓的恒星前冰的组成，”荷兰莱顿天文台的天文学家，该研究的主要作者Melissa McClure在第二份声明中说。

詹姆斯韦伯太空望远镜上的三种不同仪器分析了变色龙I云中的物质。（图片来源：NASA，ESA，CSA和J. Olmsted（STScI））
该团队检测到甲醇的事实表明，最终将在这个云中形成的恒星和行星“将继承相当先进的化学状态的分子，”莱顿天文台的另一位天文学家Will Rocha在一份声明中说。“这可能意味着行星系统中益生元分子的存在是恒星形成的常见结果，而不是我们太阳系的独特特征。
此外，甲醇可以与其他更简单的冰结合形成氨基酸，氨基酸是蛋白质的组成部分。这些化合物可以包括甘氨酸——最简单的氨基酸之一.2016年，欧洲的罗塞塔号航天器在彗星67P / Churyumov-Gerasimenko周围的尘埃中检测到甘氨酸。
为什么尘埃颗粒和冰对建造可居住的系外行星很重要
变色龙I等分子云始于尘埃和气体的弥漫区域。含有生命必需重要分子的冰，包括天文学家的最新发现，在尘埃颗粒的表面上形成。
随着云层积聚成气体团块并朝着恒星形成方向发展，这些冰的尺寸会越来越大，同时在尘埃颗粒上保持分层。形成生命所需的复杂分子所需的许多化学反应在它们发生在固体表面上（如尘埃颗粒）而不是以气态形式发生时会加速。通过这种方式，尘埃颗粒成为简单有机元素进化成复杂分子的关键催化剂，最终可以形成生命的组成部分。
此外，当恒星开始形成并且温度升高时，这些冰的挥发性使它们能够重新变成气体，这就是它们最终进入恒星热核并最终进入行星大气层的方式。在变色龙I中发现这些原始冰，使天文学家能够追踪这些化合物的旅程，从居住在尘埃颗粒上到嵌入未来恒星和系外行星的核心和大气中。
有了韦伯的数据，天文学家已经知道，考虑到变色龙云的密度，变色龙I中发现的一系列元素比科学家预期的要丰富得多。例如，研究人员只检测到预期硫的1%，预测的氧和碳的19%，以及预测总氮的13%。研究人员在研究中指出，最好的解释是，这些元素可能被困在其他冰中，这些冰没有出现在团队观察到的波长中。
在接下来的几个月里，该团队计划使用韦伯的数据来计算尘埃颗粒的大小和冰的形状。
“这些观察结果为制造生命构建块所需的简单和复杂分子的形成途径打开了一扇新窗口，”麦克卢尔说。
该研究在一篇论文中描述周一（1月23日）发表在《自然天文学》杂志上。
相关：NASA韦伯望远镜可能已经在寒冷的星云中发现了生命的要素
（神秘的地球uux.cn）据cnBeta：在距离地球几百光年的地方（从宇宙的角度来说，这是非常接近的），有一片神秘的、多雾的广袤地带，被称为Chamaeleon I分子云。在一个已经很冷很暗的宇宙中，这个雾蒙蒙的恒星苗圃被认为是迄今为止已知的最冷和最暗的地区之一。而在太空中最阴暗的角落里，我们往往能找到我们宇宙进化和历史中最明亮的余烬。
周一，在《自然》杂志上，与詹姆斯-韦伯太空望远镜合作的科学家们宣布，将这台机器指向Chamaeleon I，发现了隐藏在云层中的惊人的冰冷分子。但是这些并不是普通的分子。它们是那种星际砖块，有一天会融合成下一代的恒星和行星--甚至有可能导致我们所知的生命的诞生。
除了结构性的冰块，如冰冻的二氧化碳、氨和水之外，JWST还设法在云层中探测到了所谓的"前生物分子"的证据，这只是指已知的特定化学物质，为生命的前体培养合适的条件。
莱顿天文台的天文学家Will Rocha在一份声明中说："我们对复杂的有机分子的鉴定，如甲醇和潜在的乙醇，也表明在这个特定云中发展的许多恒星和行星系统将继承处于相当先进的化学状态的分子。这可能意味着行星系统中存在的前生物分子是恒星形成的一个常见结果，而不是我们自己的太阳系的一个独特特征。"
换句话说，也许人类、花朵和地球人的微生物并不那么特别。也许我们在宇宙中并不孤单，因为造就我们的成分是婴儿恒星成长为大而坏的太阳的异常常见的副产品。
我们并不确切地知道随着时间的推移，这些云层中的分子会发生什么，然而，它打开了一些（非常初步的）寻找生命要素的途径。莱顿天文台的天文学家、该论文的主要作者Melissa McClure在一份声明中说："这些观察为简单和复杂分子的形成途径打开了一扇新的窗口，这些分子是制造生命的组成部分所需要的。"
简而言之，JWST的工作原理是利用其镀金的镜子和高科技仪器来探测电磁波谱中红外区域的特定波长的光。
红外线与我们习惯于用肉眼看到的普通光线超级不同。与被称为可见光的后者不同，红外线的波长对我们来说基本上是看不见的。然而，从宇宙的不同区域发出的大量光线--特别是来自恒星形成云内部的光线--以不可见的红外光到达我们地球上的有利位置。这就是为什么JWST是如此重要的事情。
这台机器实际上是为了解码所有的深空红外光，并将其转化为我们的大脑和技术可以理解的东西--阐明大量的宇宙秘密。
当JWST在观测Chamaeleon I时，它捕捉到了一堆与隐藏在雾气中的冰分子有关的红外波长，并将其转化为操作该仪器的科学家团队可以消化的信息。
基本上，云层背景中的一颗恒星发出的光在到达JWST镜头的途中触及了其路径上的一切，而JWST的镜头位于距离我们星球100万英里之外。更具体地说，当这些波长穿过云层本身时，它们接触到了里面漂浮的所有冰分子。
因此，一些星光被这些冰冷的分子吸收，在其身后留下了一种指纹。这种指纹被称为吸收线，分析后帮助推断出创造它们的东西。
"参与这项研究的太空望远镜科学研究所韦伯项目科学家Klaus Pontoppidan在一份声明中说："如果没有韦伯，我们根本不可能观测到这些冰块。"在如此寒冷和密集的区域，来自背景恒星的大部分光线被阻挡，韦伯的精湛灵敏度对于探测星光并因此识别分子云中的冰块是必要的。"
展望未来，研究小组打算观察随着行星形成盘开始在该地区出现，这些冰和前生物成分是如何在Chamaeleon I中随时间演变的。正如麦克卢尔所解释的，"这将告诉我们哪种冰的混合物--因此也是哪种元素--最终可以被输送到地外行星的表面，或者被纳入巨型气体或冰行星的大气中。"

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