通过重现深空星际云中的极端条件,科学家们制备出了四羟基甲烷,即C(OH)₄,一种长期以来仅存在于理论设想中、从未被实际观测到的“超级醇”。
这并非能用于调制鸡尾酒的那种醇类:它是一种极不稳定的分子,由单个碳原子连接四个羟基(OH)构成。其存在早在一个多世纪前就被首次预测。
为最终证实这一预测,一个国际研究团队在实验室中制造了人工太空冰,将二氧化碳和水在真空中冷冻至超低温。
通过用高能辐射轰击这种冰——模拟穿越太空的来自恒星和超新星的宇宙射线——引发了化学反应,最终生成四羟基甲烷。
研究人员在已发表的论文中写道:“在太空模拟实验中检测到四羟基甲烷,表明星际介质中存在意想不到且违反直觉的化学过程,值得科学界关注。”
这一发现为探索可能在深空发生的化学反应开启了众多新的可能性,包括恒星间由冰和尘埃组成的寒冷星际云。
若四羟基甲烷能够形成,那么还有哪些“不可能”的分子可能存在呢?这又会如何影响先前研究中已概述的空间化学和物理学呢?
研究人员尤其认为,他们的发现对未来研究宇宙中的其他生命形式以及生命起源可能至关重要,不仅通过这种分子,还可能通过它引领我们发现的其他分子。
“在此识别出这种分子,代表了一个盲点,迄今在地球环境中未检测到它,证明了星际介质存在违反直觉的化学过程,也说明有必要深入研究,”研究人员写道。
下一步值得尝试的是,看看能否在四羟基甲烷所处的深空自然环境中发现它,因其过于不稳定而无法在地球存在。多亏了这项最新研究,天文学家如今更清楚要寻找什么。
然而,检测它并非易事。四羟基甲烷受到光照时会迅速分解,这一过程称为光解离电离,研究人员在此也仅短暂观测到它。
还有许多有待探索之处,随着科学技术和望远镜成像技术的进步,我们对地球之外的事物有了更深入了解。事实上,就在去年,部分同一研究人员发现了另一种“不可能”的分子,即三羟基甲烷。
越来越明显的是,太空化学与地球化学并不相同。实际上,一些估计表明我们仅发现了太空中约1%的化学物质,但科学家们正在努力探索。
“这项工作拓展了我们对太空化学认知的边界,”夏威夷大学马诺阿分校的化学家拉尔夫·凯泽表示。