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宇宙到处都是酒精?几乎无处不在

发布日期:2017年08月08日   文章来源:新浪网   作者:

  据国外媒体报道,在炎热的夏日,来上一瓶冰镇啤酒真的是沁人心脾,大快人心之事。当天文学家喝上了冰凉的啤酒,头脑清醒了,便能更好地揭开宇宙的谜团。所以在这样的时刻,酒精与宇宙之间的关系似乎变得前所未有的和谐。

  所以,如果我告诉你宇宙中到处就是酒精,大概你也不应该感到太过惊讶。在弥漫于恒星之间的宇宙星际气体中,研究人员发现酒精成分几乎无处不在。为什么会是这样?我们应该发射一艘飞船去那里采集样本带回来吗?

  围绕我们四周的化学元素反映了宇宙和其中恒星演化的历史。在宇宙大爆炸之后不久,初生的宇宙逐渐降温,质子开始形成。质子是氢原子的核心,也是构建其他更大质量元素的基础。

  那些质量更大的元素,一直到铁,基本都是在恒星核心的核反应过程中产生的,比如我们的太阳此刻就正在不断产生大量的大质量元素。而质量比这更大的元素,比如铅和金,都只能在恒星最终消亡时的剧烈爆炸中形成。

  在弥漫宇宙空间的星际空间物质中,大约88%的原子是氢原子,10%的数量是氦原子,剩下的2%左右则主要是碳和氧,再其余的化学成分含量都是极低的。

  每一个乙醇分子,也就是通常说的酒精,是由9个原子构成的,包括2个碳原子,1个氧原子和6个氢原子,一般的化学式是C?H?O。就像整个宇宙变成了一个巨大的酿造厂,那里有合成酒精所需要的全部原料。

  星际酒精

  恒星之前的广袤空间被称作恒星际空间,其中弥漫着很多星际气体和尘埃。猎户座大星云或许是最有名的代表了。那里是距离地球最近的恒星新生区域,在最好的情况下肉眼可见,距离我们大约1300光年左右。

  但是,当我们更多的人将注意力放在猎户座星云绚丽的色彩的时候,其实那里却并非星际酒精产生的地方。这些明亮的地方往往是恒星新生区,大量新诞生的恒星温度很高,释放强烈紫外辐射,这会摧毁其周遭的分子结构并让新的分子结构难以形成。

  相反,你需要关注的是那些昏暗的尘埃云区域,只有在远处恒星的照耀之下才发出些许反光。这里的气体尘埃温度极低,一般在摄氏零下260度左右,这仅比绝对零度高了10摄氏度左右,因此这些区域的物质活动都相当缓慢。

  另外,这里的物质密度也低得惊人。在地球上的海平面高度,大气平均密度大约是每立方米体积内有3乘10的25次方个分子,这是3后面跟着25个0,一个巨大的数字。而在普通商业航班的飞行高度上(大约1万米),这一数值将下降到大约1/3,约为1乘10的25次方个分子。如果我们被扔出飞机外,我们将会感到呼吸严重困难,但从绝对值上看,其实这里的空气仍然是很多的。

  现在我们来对比一下前面提到的星际物质,那里的平均物质密度大约是每立方米100,000,000,000个粒子(不用数了,11个0),并且常常会比这还要少。因此,在这些地方,原子和原子之间相隔较远,发生反应的机会较低。但一旦发生反应,那么这些分子被高速撞击拆散解体的可能性也会比较低一些。

  比如说,如果一个碳原子和一个氢原子遭遇,它们可以组成形成一类三价官能团:次甲基(CH),这种物质性质非常活泼,因此在地球上的环境里它是很难长久存在的,而是形成后就很快会被破坏掉,但是在星际物质里,这种物质却很常见。

  类似次甲基这样的分子一旦有机会与其他原子或分子接近,便会借此机会结合并形成更加复杂的分子。有时候,远处恒星的紫外辐射会摧毁这些大分子,但这样的作用有时候也会让这些大分子分解为一个个的更小的组件并重新结合,事实上增加了合成的大分子的多样性。

  煤灰和烈酒

  当然,要想合成乙醇这样有多达9个原子构成的复杂大分子,而且是在这样低温且超低物质密度的环境下,一定是需要极其漫长的时间的——绝对要比在地球上酿酒的时间长得多。

  但是在这些区域也有一些外来的有利因素存在。那就是其他的一些有机分子,那些分子不断聚集,形成细微尘埃颗粒,有点像烟囱里排出的煤灰。在这些颗粒表面,化学反应速率要高效的多,因为被它吸附的各种分子原子之间的相对距离大大缩短了。

  因此,在这些低温且“煤灰”遍布的区域,大量越来越复杂的有机物大分子不断形成。我们是怎么知道这些的?光谱观测。光谱观测技术能够通过吸收线分辨出这些区域存在的不同分子成分,比如水,二氧化碳,甲烷,氨,还有不少的乙醇。

  当然必须要提醒一句,我前面说了“不少的乙醇”,看到这里时,你的脑海里必须时时牢记宇宙的广袤无垠。即便在星际尘埃中乙醇含量比较高的区域,其含量一般也不超过千万分之一。假设你能够坐在一艘飞船里,带上你的酒杯想去采集一杯“宇宙之酒”,沿途将周围的酒精都收入你的杯中。那么,要想集满一杯酒,你大约需要飞行50万光年,这已经远远超出了银河系的范围。

  所以,总的来说,宇宙中存在着数量惊人的酒精成分。但由于宇宙极其广袤,物质密度极低,要想真正喝到“宇宙啤酒”难度还是比较大的。非常遗憾,或许等到太阳毁灭的那一天,你都没办法集满一杯能喝的酒。吃货们,真是抱歉啊。

【责任编辑:齐越】

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