江苏省天文学会秘书长,曾任南京大学天文与空间科学学院中心实验室主任。长期兼职组织参与天文科普活动,获得由国际天文学联合会与联合国教科文组织共同颁发的两项大奖。
最近天文学的大新闻非常多,其中最让人吃惊的是,2014年3月的一个关于宇宙大爆炸后膨胀的直接证据,被否定了。3月份的新闻,我曾经做过解读(见本栏目2014年3月24日),当时几乎所有报纸都报道了这一消息。美国天文学家约翰·科瓦奇利用南极的天文设备,对宇宙背景辐射做偏振观测,获得了宇宙膨胀的直接证据。
但这个结果,最近又被约翰·科瓦奇自己给否定了。首先他们动用了空间设备,利用专门研究宇宙背景辐射的普朗克卫星对先前的发现结果做了观测,接着,他们又动用了地面其他大型望远镜对先前结果做观测。观测的结果是,银河系星际尘埃影响了先前的数据。所以,2014年3月份的结果不成立。不过结果不成立也没关系,因为,它也无法否定宇宙大爆炸,只是我们少了一个直接证据。
星际尘埃是这次“新闻事件”的主角。研究者的失误在于用了银河系内的星际尘埃数据,而南极地区观测的星空,恰恰绕开了银河系的主要部分。所以造成了观测结果的误差。
星际尘埃是人们迄今为止了解非常不多的东西。星尘实际上离我们非常遥远,它存在于星系中恒星与恒星之间。人类的探测器,去年才刚刚走到太阳系的边缘,尚未真正进入星际空间。星际尘埃99%是气体,剩下1%是尘埃。作为气体,人们还可以借助地球上的气体样本,模拟太空的环境,进行研究。例如温度在零下250摄氏度左右的氢分子,或者温度高达6000摄氏度以上的中性氢原子。但剩下的1%真正星尘,则非常神秘。
目前认为星尘的主要成分之一是一种叫做多环芳香烃(PAH)的物质。这种物质实际上在地球上并不少见,我们在烧柴禾、草料的时候,冒出的烟中,含有这种物质。我们平时烧烤的时候,烧焦部分也含有它。它是一类物质的总称,对人而言,它们中的大部分都是强烈致癌的。但宇宙空间中的PAH可能要比我们地球上的复杂一点,因为它形成的温度以及重力环境都跟地球上不一样。
星尘的重要性就像灰尘对云雾成雨的重要性一样,星际物质要最终聚合在一起,通过强大的万有引力,最终形成恒星,并形成行星系统,这1%的尘埃物质起了非常大的作用。它在行星系统形成后发生的一系列复杂化学反应中起了极大作用。PAH吸附在冰层中,再经过一系列氢化、羟基化后,它们就朝着形成氨基酸与核酸的方向转化。而生命是离不开上述两种物质的。
1986年天文学家在哈雷彗星中发现了PAH,最近几年的观测,又在土卫六的大气中发现这种物质,这也是人类在太阳系其他星球大气中发现PAH。这是不是意味着,土卫六适合生命?甚至可能存在生命?
正所谓,没有星尘,就没有星辰,更不会有生命。