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宇宙硫隐匿之谜破解:星际冰层中的八硫冠与多硫烷 在浩瀚的宇宙中,有一个让天体化学家们困扰多年的谜题——硫去哪了? 硫是宇宙中第十丰富的元素,也是构成行星、恒星乃至生命分子的关键原料。但几十年来,天文学家在观测中总是发现,分子态的硫含量远低于理论预测,差距甚至高达三个数量级。就好像做蛋糕时,食谱上明明写了要放一大勺糖,可真正做出来时,糖却凭空“消失”了。 如今,一项由国际科研团队完成的研究给出了可能的答案:这些硫并没有消失,而是悄悄“躲”进了星际冰层中。 硫的冰封藏身处 研究团队包括来自美国密西西比大学的天体化学家Ryan Fortenberry、夏威夷大学马诺阿分校的化学教授Ralf Kaiser,以及乔治亚州立大学的计算化学家Samer Gozem。 他们发现,在宇宙深处的极寒环境中,硫原子会在冰冷的尘埃颗粒表面结合,形成两种稳定结构: 八硫冠(Octasulfur Crown):由八个硫原子组成的环形结构; 多硫烷(Polysulfane):由硫原子与氢原子交替连接的链状结构。 这些结构将硫牢牢封存在固态冰层中,导致它们在气态观测中几乎“隐形”。更麻烦的是,硫的分子结构非常不稳定,就像病毒一样随时变换形态,这让詹姆斯·韦布等先进望远镜也难以捕捉到它的稳定光谱信号。 破解思路:从冰到星际气体 这项研究的突破点在于,它为天文学家提供了一张“寻硫地图”。 在恒星形成的剧烈环境中,星际冰层会直接升华(从固态变为气态),释放出被封存的硫。这时,天文学家可以用强大的射电望远镜瞄准这些区域,搜寻多硫烷等特征分子,从而验证硫的存在。 Kaiser教授指出,通过实验室模拟星际环境,科学家不仅确认了硫可能的储存方式,还能指导未来的观测策略。这意味着,我们离弄清宇宙中元素的分布与循环又近了一步,也为理解行星和生命的化学基础提供了新的线索。
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