氧分子“躲猫猫”玩了230年

氧分子“躲猫猫”玩了230年

最近，一个国际科学家团队利用欧洲航天局的“赫歇尔”空间望远镜，在太空的浩淼云烟中捕捉到了氧分子在亚毫米波段的特征谱线。美国航天局就此发表新闻公报说，这是天文学家首次“可以确定地”宣布太空氧分子的存在。

正如地球人一刻也离不开氧气，人类一直在太空中搜寻着水和氧气这两种赖以生存的物质。太空氧分子的发现是否意味着地球之外真的有外星生命存在？氧作为宇宙中的第三大元素，为何它在太空中的身影如此难觅呢？记者就此请教了国内天文学家。

找到氧分子是否意味着有生命？

上海市天文学会名誉理事长赵君亮说：“人类一直在宇宙中寻找氧气和水，如果哪颗行星上有这两样物质，就被认为可能存在生命的前提条件。”不过，另一种意见认为，氧分子未必与生命起源直接相关，因为地球上最原始的生命视氧气为“毒气”，较高等的生命才需要氧气。

然而，氧分子毕竟只是一种无机分子，对“太空氧分子”的确认还不能说明什么问题。

迄今为止，人类已经知道，太空中存在超过140种的不同分子，其中许多是有机的。1969年在星际气体中发现了第一种有机分子——甲醛，之后又发现了乙醇、醋酸以及乙醇醛（最简单的糖分子）。2003年，甘氨酸的发现引起了轰动——尽管那只是最简单的氨基酸，毕竟氨基酸是蛋白质的基本构成，不过这一结果仍有争论。与此相比，氧分子的魅力显然难以匹敌。

氧分子为何总爱“躲猫猫”？

早在18世纪70年代，人类就认识了地球上的氧分子，但在太空中，氧分子总爱玩“躲猫猫”，天文学家们花了230年才最终赢得了“游戏”。这究竟是为什么呢？

宇宙中氢原子最多。按比例计算，宇宙中倘若有100个氢原子，那么氧原子就只有1．28个，但这已在宇宙元素中排名第三了（第二位是氦，约为氢元素的39%）。

赵君亮介绍，即便氧原子数量众多，但能形成分子却受条件限制。在大质量恒星中央，进行着地球上无法想象的核聚变反应——氢原子聚合成氦，氦又聚合成碳、氧……最后变成铁原子。“恒星质量越大，核聚变才能进行得越深入。”他说，只有在大质量恒星中，才可能通过核聚变产生氧原子。“所以，这次天文学家把望远镜对准了距地球150光年的猎户座大星云——那里是著名的年轻大质量恒星的孕育之地。”

氧原子在大质量恒星中产生后，一般以电子、原子核分离的等离子态存在，直到随恒星爆发或恒星风（恒星表面物质以每秒超过500公里的速度被抛向宇宙）离开星体后，才逐步降温成为原子，可能变成水附着于寒冷的星际尘埃上。

根据美国宇航局报道，“赫歇尔”探测到的这些氧原子应当来自星际尘埃。它们被锁在附着在尘埃表面的水冰中，在星光的加热下，水融化并释放出氧原子，氧原子又结合成氧分子。

“这些分子谱线，只能在红外甚至更长波段才能探测到，难度相当高。”赵君亮说，“直到‘赫歇尔’望远镜升空，才让天文学家达成了心愿。”

“赫歇尔”比“奥丁”强在哪里？

2009年升空的“赫歇尔”空间望远镜是此项发现的大功臣。它对波长较长的光线极为敏感，即对在远红外、亚毫米（波长小于1毫米）的光线具有极佳的“视力”。它升空的使命，就是探索宇宙中的低温空间和物体——包裹在寒冷气体与尘埃中的婴儿恒星、在宇宙中寻找水，发现氧气也是其重要任务之一。

一位天文学家告诉记者，在亚毫米波段氧气有三个特征光谱结构，但很容易被大气吸收，因此以前用地面望远镜、高空气球等方式探测，都无法获得确定的理想结果。“赫歇尔”身处太空，避免了大气的影响，而亚毫米波段的观测又是其强项，这次“建功”也就在情理之中了。

2007年，瑞典“奥丁”空间望远镜也声称发现了氧分子，为何无法完全确认？原来，“奥丁”是一架口径1．1米的亚毫米波望远镜，分辨率较低。而“赫歇尔”的口径达到3．5米，分辨率比“奥丁”高出许多，可以精确定位氧分子所处空间，才终于解开了天文学家心头的这个谜团。

摘自2011年8月4日《文汇报》