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港大天文學家於宇宙發現複雜有機物質

2011年10月26日

 

今天的國際學術期刊《自然》，刊登了香港大學物理系郭新教授和張泳博士有關複雜有機物質在宇宙中廣泛存在的報告。報告提出，複雜有機物質並不一定源自生物，而是可以在太空中自然合成。 

郭新和張泳發現一種在宇宙普遍存在的有機物質，當中含有混合芳香族(環狀)和脂肪族(線狀)的成份，其在化學結構上的複雜程度猶如煤和石油。由於煤和石油都是古生物的殘骸，這類有機物質向來被認為只能源於生物。這次的發現表明，複雜的有機物質能夠在無生命的太空中自然合成。 

以往的觀測顯示恆星、星際雲和星系光譜中存在着不明紅外線輻射(UIE)。郭新和張泳對這一長期未能解釋的現象進行了研究。二十年來，研究者普遍認為多環芳香族碳氫化合物(PAH)份子很可能就是這些特徵譜線的載體。PAH是由碳和氫原子組成的簡單有機份子。然而郭新和張泳通過紅外線太空望遠鏡(Infrared Space Observatory)和史匹哲太空望遠鏡(Spitzer Space Telescope)的觀測數據發現PAH份子並不能解釋UIE所有的特徵。他們因而建議發射出這些紅外線輻射的物質有極為複雜的化學結構。通過新星爆發的星塵光譜分析，他們發現恆星在數星期的極短時間內製造出這些複雜的有機物質。 

研究發現，恆星不僅生產這些有機物質，更將它們抛射出星際空間，這與郭教授過往有關恆星是製造有機物質的份子工廠的說法脗合。對於他們的發現，郭教授指出：「恆星能在幾乎真空的情況下高效地製造出複雜的有機份子，理論上這是不可能的，但根據我們的觀測卻是發生了。」 

最令人感興趣的是，這些有機星塵在結構上，跟隕石中找到的複雜有機物質相類似。由於隕石是早期太陽系的殘餘物質，這些發現令人聯想到恆星可能曾經播送有機物質到早期太陽系。地球在遠古時曾遭受彗星和小行星的嚴重撞擊，有機星塵有可能因此而被運載至地球。這些從外太空傳來的有機物質，在地球生命的發展中扮演了甚麼角色，仍是一個未知之數。 

郭新教授是香港大學理學院院長和物理學講座教授。他是國際天文聯合會第六部(星際物質)的副主席，也是該會的51委員會(生物天文學)的候任副主席。他編著過很多書籍，包括近期出版的《宇宙中的有機物質》(Wiley, 2011)。 張泳博士是香港大學物理系的助理教授(研究)。 此研究由香港的大學教育資助委員會資助。

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補充資料

• 彗星是太陽系形成後剩餘在外圍的石塊和冰粒。它們有時闖進太陽系內圍，在日光的照耀下受熱蒸發，太陽風把蒸發的氣體吹向背離太陽的方向，形成壯觀的尾巴。

• 煤是古生物的殘骸。經過數百萬年埋藏在地底受熱和受壓，逐漸變成複雜的有機固體，現今主要被用作燃料。

• 新星是恆星爆炸的一種，其光度可在數天內急劇增加。

• 隕石是從外太空掉到地面的石塊。

• 多環芳香族碳氫化合物是由多個僅含有碳和氫的環狀結構結合而成的分子。

• 史匹哲太空望遠鏡是由美國太空總署於2003年8月25日發射進入軌道，用來探測紅外波段的太空望遠鏡。

• 紅外線太空望遠鏡是一個由歐洲太空總署於1995年11月17日發射的紅外波段望遠鏡。

• 星塵泛指恆星製造的固體粒子。

• 星際空間是恆星間廣袤的空間，其中除了一些雲氣外幾乎空無一物。