宇宙蜘蛛
Dr. Tony Phillips
译自Science@NASA,2007年8月31日
2007年8月31日:饥饿。踩踏。辐射。毒药。对于一般的家蛛来说,这都是日常的生活。它们承受恶劣条件的能力令人吃惊。>
但天文学家发现了更为顽强的东西——“多环芳香烃”,哈佛天体物理中心的Achim Tappe说。“它们可以免遭超新星爆发的破坏。”
多环芳香烃(缩写为PAH)是由碳和氢组成的环状分子。它们与蟑螂一样讨人嫌:PAH是分布广泛的污染物,存在于汽车尾气、石油泄露和香烟烟雾中。美国环保署将7种PAH成分视作人体致癌物质。
多环芳香烃——萘的球棍模型,这种物质常见于卫生球中。更多请点击(图片提供:NASA)
不过PAH也有自身的优点:DNA中含有类似PAH的环状分子,而生物学家日趋认为,45亿年前地球刚刚出现生命的时候,就有PAH的存在。PAH是较大的分子形成的基石,可能在生物起源的化学过程中发挥了重要的作用。
这也是让Tappe的新发现显得如此重要的原因。
故事开始于3000年前,当时大麦哲伦云中的一颗大质量恒星爆发了。在很大程度上,这就是一颗典型的超新星,在短短几天的时间内释放出太阳在约莫100亿年内释放的能量。热气体和致命的辐射冲击着邻近的恒星系统,而爆发的恒星本身几乎(也许是完全)被摧毁了。
膨胀的超新星壳层被天文学家编目为“N132D”,在多年以后,仍可以从地球上看到它。它的尺度是80光年,扫过的物质质量相当于太阳的600倍。如下图所示,钱德拉X射线天文台拍摄的照片显示了它那仍旧炽热的外观。
Tappe说,去年,“我们用斯皮策空间望远镜仔细观测了N132D”。斯皮策是红外望远镜,其上搭载着对PAH的红外辐射敏感的光谱仪。对N132D的一瞥表明,“整个超新星膨胀着的壳层周围都环绕着PAH。它们看起来是被800万度的气体激波扫过的。这给分子带来了一些损伤,但很多PAH分子都保存下来了。”
超新星遗迹N132D。等高线图是钱德拉X射线天文台观测到的热气体。彩色部分表示斯皮策空间望远镜测绘出的红外辐射。(图片提供:Achim Tappe and colleagues)
天文学家很早就知道,不仅仅地球富含PAH,整个宇宙也是如此。彗星尘埃、陨石和不少星际冷云团中都有PAH。但有谁知道它们是如此结实呢?他说:“这是关于PAH可以抵御超新星冲击的第一条证据。”
它们存在的能力可能是地球生命的关键。不少天文学家认为,在40至50亿年前的银河系中,我们邻近区域的某颗超新星爆发与太阳系自原初星际气体的坍缩同步。某种生命起源的学说认为,PAH禁受住了冲击,朝向地球而来。实际上大量的PAH可以在水中形成,比如原始海洋,并可以充当结构特性类似RNA和DNA的核酸的脚手架。
Tappe说:“这是非常激动人心而又有前途的理论。但倘或要确定它最终的成败,我们还需要更多的实验和观测。”Tappe以斯皮策的新一轮观测进行着这一事业。他解释道:“我们正在测绘N132D周围的PAH分布,并将分子的位置与钱德拉观测到的激波弧相比较。”这样“我们希望能知道,冲击波‘处理’了多少PAH,又有多少存留了下来。”
最后,PAH可能足够坚固,自身足以承担生物起源大任。蜘蛛们,吃光你们的心吧。