天体物理学家证明太空中的尘埃颗粒与冰混合

星系中恒星之间的物质(称为星际介质)不仅包含气体，还包含大量尘埃。在某个时间点，恒星和行星就起源于这种环境，因为尘埃颗粒可能会聚在一起并融合为天体。这些颗粒也发生重要的化学过程，从中出现复杂的有机分子(甚至可能是益生元)。

但是，要使这些过程成为可能，必须有水。在特别寒冷的宇宙环境中，水以冰的形式出现。然而，到目前为止，在这些空间区域中冰与尘之间的联系还不清楚。耶拿(Jena)弗里德里希·席勒大学(Friedrich Schiller University)和马克斯·普朗克(Max Planck)天文学研究所的一个研究小组现已证明，尘埃颗粒和冰是混合的。他们在最新一期的《自然天文学》杂志上发表了他们的发现。

更好地模拟空间中的物理化学过程

耶拿大学的阿列克谢·波塔波夫(Alexey Potapov)博士解释说：“直到现在，我们还不知道冰是从尘埃中分离出来的，还是与各个尘埃部分混合在一起的。” “我们将实验室制造的硅酸盐，水冰及其混合物的光谱与原恒星外壳和原行星盘的天文光谱进行了比较。我们确定，如果在这些环境中混合使用硅酸盐粉尘和水冰，则这些光谱是一致的。”

天体物理学家可以从这些数据中获得有价值的信息。Potapov说：“我们需要了解不同天文环境中的不同物理条件，以改善空间中物理化学过程的建模。” 这一结果将使研究人员能够更好地估计物质的数量，并就星际和星际介质不同区域的温度做出更准确的陈述。

比较实验室样品(硅酸盐，水冰和有机化合物的样品)和来自天鹅座X星形成区域(右侧图片中的圆圈区域)的弥漫星际介质的吸收光谱。实验室样品(红线)和星际尘埃(白点)均显示带(蓝色条)，表明存在固态水。图片来源：Axel M. Quetz / Max-Planck-InstitutfürAstronomie

灰尘中积水

通过实验和比较，耶拿大学的科学家还观察到当温度升高且冰离开与之结合的固体并以大约180开尔文(-93摄氏度)进入气相时，水会发生什么情况。

Potapov说：“有些水分子与硅酸盐的结合是如此牢固，以至于它们保留在表面或尘埃内部。” “我们怀疑这种'被困的水'也存在于太空中的尘埃颗粒之上或之中。至少通过实验室实验获得的光谱与所谓的星际弥散介质中的光谱之间的比较表明了这一点。我们发现清楚的迹象表明那里存在被困的水分子。”

这种固态水的存在表明，复杂分子也可能存在于星际弥散介质中的尘埃颗粒上。例如，如果在这些颗粒上存在水，那么络合有机分子就不是很长的路要走。这是因为，除尘颗粒通常由碳组成，尤其是，碳与水结合并在诸如环境中发现的紫外线辐射的作用下促进了甲醇的形成。在星际介质的这些区域中已经观察到有机化合物，但是直到现在还不清楚它们的起源。

固态水的存在还可以回答有关另一种元素的问题：尽管我们知道星际介质中的氧气量，但我们以前尚无关于精确定位其中三分之一的位置的信息。新的研究结果表明，硅酸盐中的固态水是氧气的隐藏储层。

固态水是否有助于行星的形成?

另外，“积水”可以帮助理解灰尘的积聚，因为它可以促进较小颗粒的粘在一起而形成较大颗粒。这种效果甚至可能在行星形成中起作用。阿列克谢·波塔波夫(Alexey Potapov)表示：“如果我们成功证明'积水'存在于或可能存在于地球的各个组成部分中，那么甚至可能会有新的答案来回答水如何流向地球的问题。” 但是，到目前为止，这些只是耶拿研究人员想要追求的假设。

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