星际分子

存在于星际空间的无机分子和有机分子

星际分子指存在于星际空间的无机分子和有机分子。已发现50余种星际分子，其中大多数是由碳、氢、氧、氮组成的有机分子。

简介

星际分子指存在于星际空间的无机分子和有机分子。星际分子的发现，是20世纪60年代轰动天文学界的一件大事。长期以来，天文学家认为，茫茫宇宙空间，除了恒星、恒星集团、行星、星云之类的天体物质，再没有什么别的物质了。直到20世纪初，人们还认为星际空间是一片真空。后来终于发现，在星际空间充满了各种微小的星际尘埃、稀薄的星际气体、各种宇宙射线以及粒子流。60年代在星际空间发现了大量有机分子云，云中含有各种复杂的有机分子。

解释

大多数星际分子是由它们的无线电波段发射出的特征射线探测出的，也有通过可见光、红外、紫外波段光谱特征观察到的。迄今已发现50余种星际分子，其中大多数是由碳、氢、氧、氮组成的有机分子，每种分子往往不止有一条谱线，并且有几个到上百个数目不等的源区。它们分布在星际空间不同物理条件的各个区域，有些则集中于星际分子云甚至更小的源区。

主要分布

在银河中心区域有，在猎户座大星云和其他区域也有。此后，人们在宇宙太空中又陆续发现了更多的星际分子，其中有无机分子，也有有机分子。例如，羟基、一氧化碳、一硫化氮、氰化氢、甲醇、乙醛、丙炔腈、甲胺等等。迄今为止，已发现的星际分子有50多种。

研究历史

星际分子的检测

星际分子的研究最开始是由从事天体化学研究的天文学家进行的。天体化学主要研究星际和星周分子的形成和行为，由此探索星球的演化规律。第一类星际分子CH是由Swings和Rosenfeld在1937年根据光谱分析而推断出的。之后的二十多年，由于观测手段的缺乏，科学家们只确定了两种星际分子CN和CH+。这种缓慢的进展直到20世纪60年代以后由于射电天文学的发展才有所改观。

从1963年应用射电天文方法检测星际分子获得成功以来，星际分子的研究有了很大的进展。特别是Last decade，又在星际空间和邻近的河外星系中，陆续找到了许多种分子。到1979年底已经证认出的星际分子超过50种，到2004年为止，则已经超过了130余种。每种分子往往有几个以至上百个源，这些分子源分布在星际空间中物理条件不同的各个区域，如银心、电离氢区和中性氢区、星周物质、暗星云、超新星遗迹和红外星的附近等。有些分子（如一氧化碳）分布很广，可用来研究银河系和其他星系的旋臂结构；但也有一些分子只在非常致密的星云中才能找到。位于电离氢区的著名的猎户座A星云是研究得最详细的分子源之一,从中发现多种分子。在银心方向的人马座A和人马座 B2两星云是更丰富的分子源，从中几乎能找到所有已发现的星际分子。

星际分子的种类

已发现的星际分子中，大部分是有机分子。还有一些是地球上没有的天然样品，甚至在实验室中也很难稳定存在的分子。

星际分子的形成

关于星际分子的形成过程及其化学演化还不十分清楚，有由电离的原子（分子）碰撞形成和靠气体云中的尘粒帮助形成等说法。弄清这许多分子特别是有机分子的形成过程，以及它们同地球上生命起源的关系，是天文学的一个新的分支——星际化学的重要课题。

观测成果

天文观测还发现了不少星际分子的同位素分子。这是一种了解同位素丰度比的重要方法。多数分子不止看到一条谱线。有些星际分子的微波谱线在地球条件下也不易出现，这和天文光谱学的情形是相似的。十多年来星际分子的观测工作已得到丰富的数据。观际分子的主要工具是射电望远镜，绝大多数星际分子是靠分米至毫米波段的星际分子射电谱线发现的。也有少数分子只观测到它们的可见光和紫外、红外波段的谱线。空间天文学的发展突破了大气窗口的限制，我们能够观测到由于强烈的大气吸收而在地面无法观测到的红外、紫外等波段的谱线。微波波段的分子谱线尤其适宜于研究致密的、温度很低的、不透明的星际云。通过谱线观测可以了解星云在其各个发展阶段中的许多物理、化学特性，诸如星云的成分、形状、密度、温度、速度、运动状况和同位素丰度比等。

意义

我们知道，构成生命的基础——蛋白质的主要成分是氨基酸分子。它是一种有机分子，尽管人们还没有在宇宙太空中直接观测到氨基酸分子，但是，科学家在地面实验室里用氢、水、氧、甲烷及甲醛等有机物，模拟太空的自然条件，已合成几种氨基酸。而合成氨基酸所用的原材料，在星际分子云中大量存在。不难想象，宇宙空间也一定存在氨基酸的分子，只要有适当的环境，它们就有可能转变为蛋白质，进一步发展成为有机生命。据此推测，地球以外的其他星球存在生命物质，甚至可能是有高等智慧的生命物质。星际分子研究对天体演化学（如巨大的星云坍缩成为恒星或星团的过程和正在“死亡”的星向星际空间抛射物质的过程）、银河系结构、宇宙化学等学科都有重要意义。

谜团

科学家感到困惑的是，有些星际分子竟是地球环境中找不到的，甚至在实验室中也无法得到。这些地球上的尚不存在的星际分子，在太空中起什么作用，有些什么物理化学特性，这些问题都还是一个谜。