重磅发现:星际空间的铁并没有丢失,只是被隐藏在视线之中了

铁(Fe)是宇宙中最丰富的元素之一,仅次于氢、碳和氧等轻元素。铁通常以气态形式存在于恒星(如太阳)中,而在行星(如地球)中则以更浓缩的形式存在。星际环境中的铁也应该很常见,但天体物理学家只探测到低水平的气态铁。这意味着,失踪的铁以某种固态或分子状态存在,但几十年来,确定它的藏身之处一直是个谜。

在凯克基金会的支持下,亚利桑那州立大学的一个宇宙化学家小组声称,这个谜团比看上去要简单。研究表明,铁并没有真正丢失。相反,它隐藏在人们的视线之中。铁与碳分子结合形成分子链,称为铁伪碳链。这些碳链的光谱与更为常见的碳分子链完全相同,而碳分子链在星际空间中早已十分丰富,其该研究小组研究成果发表在《天体物理学》上。亚利桑那州立大学分子科学学院的研究副教授Pilarasetty Tarakeshwar说:

我们正在提出一种新的分子类别,这种分子很可能在星际介质中广泛存在。其中合作者Peter Buseck和Frank Timmes都在ASU的地球和太空探索学院;布塞克是亚利桑那州立大学的一名董事教授

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也是塔拉凯什瓦尔大学的分子科学学院的教授。研究小组研究了只含有少量金属铁原子的团簇如何与碳分子链结合,从而产生结合这两种元素的分子。从星尘和陨石中获得的证据表明,宇宙中广泛存在铁原子簇。

在星际空间的极冷温度下,这些铁团簇扮演着深冻粒子的角色,使不同长度的碳链能够粘附在它们上面,从而产生不同于铁气态时所能产生的分子。研究计算了这些分子的光谱,发现光谱特征几乎与不含铁的碳链分子相同。正因为如此,以前的天体物理观测可能忽略了这些碳+铁分子。这意味着,星际介质中缺失的铁,实际上在肉眼可见的范围内,但伪装成普通的碳链分子。这项新研究还可能解决另一个长期存在的难题。

含有9个以上原子的碳链是不稳定的,然而观测已经在星际空间中发现了更复杂的碳分子。大自然如何从简单的碳分子中构建出这些复杂的碳分子,多年来一直是个谜。较长的碳链是通过添加铁团簇来稳定,这为在太空中构建更复杂的分子开辟了一条新途径,比如聚芳烃,萘就是一个常见的例子,是樟脑丸的主要成分。其研究为填补含有9个或9个以下碳原子的分子与C60巴克敏斯特富勒烯等复杂分子之间的鸿沟提供了新视角。

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