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星际有机分子的探测历程

Cain 发表于 2015-9-29 20:00:35 [ 上一主题] [下一主题]

有液态水的存在是生命能够形成的一个重要条件,但这并不是必要条件。
  黄金时代的5个大发现
  1960年代,那是霍金还在读大学的年代,中国正在经历三年自然灾害以及后来的文化大革命。这也是玛丽莲.梦露成为大明星的时代。
  在这一特定历史阶段,国际上弥漫了很浓重的寻找外星人的气息。因为这是人类刚开始进行太空探索的时代,这一时代以美国人在1969登上月球为暂时终结,作者称之为“宇航时代的开幕”[1]。
  在1960年代的黄金10年里,国际宇宙学与天文界至少产生了5个大发现:爱因斯坦的引力场方程中关于旋转黑洞的克尔解被找到,宇宙微波背景的发现、类星体的发现、脉冲星的发现以及星际有机分子的发现。
  在本文中,我们主要谈谈最后一个大发现:星际有机分子的发现。
  看过科幻小说《三体》的读者或许记得这个片断——1960年中国的红岸工程中,探测星际有机分子吸收光谱的射电天文望远镜也矗立在苍茫群山之巅[2]。
  1828年:首次人工合成尿素——证明有机分子并不一定来自于生命体
  1828年,德国化学家弗维勒首次使用无机物质氰酸铵(NH4CNO,一种无机化合物)与硫酸铵人工合成了尿素。尿素是一种有机物,它的合成揭开了人工合成有机物的序幕。由此证明了有机物并不一定来自于生命体,它可以来自于无机物的合成。
  1930年,证明星际物质存在——宇宙空间的低温环境中存在有机物吗?
  1930年,美国天文学家特朗普勒(R.J. Trumpler,1886年-1956年)通过对银河星团的研究,证实了星际之间存在星际物质。星际物质中90%以上是气体,其余是尘埃微粒,因为宇宙是从大爆炸而来,一开始温度极高,根本不可能存在有机分子,随着温度的降低,各种元素合成,然后随着宇宙的膨胀,空间中的电磁波波长被空间本身拉长,宇宙温度降低到零下200摄氏度以下,在如此冷的环境中,是不是会有有机分子存在呢?
  1951年,星际氢原子的发现——离发现星际有机物还会远吗?
  1944年,荷兰天文学家范德胡斯特(H.C van deHulst ,1918年-)根据量子理论推断星际氢原子会发射波长21厘米的电磁波。1951年,用射电望远镜果然探测到了这种辐射。但 因为氢原子并不是有机物,所以这一发现并不十分激动人心。   
  1963年,星际有机物的发现——离发现外星人还有多远?
  1963年天文学家在仙后座探测到了羟基(OH),这是一种有机物,对应的电磁波的波长是18厘米。这是怎么发现的呢?其实就是利用的是分子的吸收光谱,与我们地球上用的所谓紫外可见分光光度计的原理是类似的:特定的分子会吸收特定波长的光——这吸收光谱的故事最早可以追溯到太阳光谱中神秘的暗线问题[3]。
  1968年在银河系中心区探测到了氨(NH3),1969年发现了甲醛(HCHO)。这些事例说明星际有机物是存在的。
  有水才能产生生命体?
  从地球上的生命演化来看,有液态水的存在是生命能够形成的一个重要条件,但这并不是必要条件。从上文可以推测,即使没有液态水,星际生命也是可能存在的。最近美国宇航局在火星发现了液态水,这是一个重要的进展,但是这并不是产生星际有机物的必要条件,外星生命有可能在寒冷的宇宙空间存在,并不一定需要液态水的滋养。

  参考资料:
  [1]论未来社会的相对论阶级性,蝌蚪五线谱,2015
  [2]三体:地球往事,重庆出版集团,2008
  [3] 日出:量子力学与相对论,清华大学出版社,2013


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