美太空望远镜检测到宇宙迄今发现的最大分子

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     NASA的斯必泽空间望远镜最终发现了太空中的富勒烯，这是一幅艺术想象图。图像版权：NASA/JPL-Caltech
    据国外媒体报道，天文学家使用NASA斯必泽空间望远镜首次在太空检测到一类特殊碳分子，即“巴基球”。巴基球是一种呈球状的分子，最早于25年前在实验室中首次发现。
    巴基球还有一个别名叫“富勒烯”，这是因为它的外形结构很像美国建筑师巴克明斯特·富勒(Buckminster Fuller)设计的美国万国博览馆球形圆顶薄壳建筑，因此得名“富勒烯”。巴基球或许一直就在太空中飘荡，只是未能被仪器检测到，直到最近才被发现。“这是我们在宇宙中迄今发现的最大分子”，简·卡米(Jan Cami)说。他是来自加拿大西安大略大学的天文学家，同时也是加州芒特维尤“搜寻地外智慧生命”(SETI)机构的研究人员。“我们真的很兴奋，因为这一物质在诸多宇宙中的物理和化学过程中都扮演重要作用。”卡米撰写了关于这一发现的论文，并将发表在周四出版的《科学》杂志在线版。
    巴基球是由60个碳原子组成的球形32面体。它具有精确的五边形和六边形镶嵌结构，每个巴基球拥有12个五边形和20个六边形，并且五边形彼此隔开，只和六边形相接，看上去很像足球上的黑白格子镶嵌的情况。除此之外，研究人员还同时在宇宙中发现了巴基球更复杂的近亲——碳70(C70)。这种碳分子由70个碳原子组成，外形更像是一个椭圆形的橄榄球。这两种分子都被称为巴克明斯特·富勒烯，或者就叫“富勒烯”。
    卡米的小组是在一个名为Tc1的行星状星云中意外检测到这种“碳球”的。行星状星云由恒星晚年抛出的物质组成，其中央部分有一颗致密、高温的白矮星，这其实是当初那颗巨大的恒星抛射物质之后留下的残骸，它的光热使行星状星云发光。
    也许富勒烯在这样的区域被发现并非偶然，它代表了恒星生命史中一个短暂的时期，即大量富碳物质的抛射。天文学家使用斯必泽空间望远镜搭载的光谱仪对这一行星状星云进行观测，并在其中发现了富勒烯的光谱线。这些碳分子的温度接近室温——这是对斯必泽望远镜最敏锐的温度。用卡米的话来说，斯必泽望远镜是在适当的时间观测了适当的区域。要是再过100年，这些富勒烯就会变得温度太低而难以被斯必泽望远镜检测到。
    斯必泽望远镜获取的数据被科研人员用来和实验室数据进行对比，结果显示了完美的对应。“我们没有预料到会有这次发现，”卡米说“但是当我们看到光谱线上的那特别的谱线时，我们立刻意识到我们正注视着的正是一种人们苦苦寻找多年的分子。”
    1970年，日本科学家大泽映二首先预言巴基球的存在，但由于语言问题，他用日语发表的论文没有引起重视。直到15年后的1985年美英科学家才在实验室中观察到这种物质的存在。研究人员模拟老年恒星富碳的大气状况，令人惊异的是，科学家们最终发现产生了大量的富勒烯。之后人们在地球上也发现了富勒烯的存在——在蜡烛烟灰里、在岩层中，或是陨石里。
    现在，对于富勒烯家族的研究已经成了人们的领域，因为这种分子的强度惊人，而且化学和物理性质非常奇特。未来富勒烯可以应用的领域包括装甲设备、制药，以及超导技术。
    曾在1996年与鲍勃·科尔(Bob Curl)和瑞克·斯莫利(Rick Smalley)一起因为富勒烯的发现而分享诺贝尔化学奖的英国科学家哈里·克罗托爵士(Sir Harry Kroto)说：“这一令人兴奋的发现证实了我长久以来的猜测，富勒烯一直以来就存在于我们星系幽暗的角落里。”
    之前对宇宙中富勒烯的搜寻，尤其是在富碳恒星附近空间进行的搜寻都以失败告终。其中有过一次看似成功的案例，发生在15年前，当时似乎观测到恒星之间稀薄的星际尘埃云中存在富勒烯的迹象，观测采用的是可见光波段。那一次的发现至今仍在等待实验室检测确认。最近，另一个斯必泽研究小组报告也他们在另一种不同类型的天体附近检测到富勒烯，但可惜的是他们的光谱信号被其他化学物质污染了，没法进行确认。