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yexuqing木蟲之王 (文學泰斗)
太陽系系主任
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太陽系外天體首次發(fā)現(xiàn)磷化氫
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太陽系外天體首次發(fā)現(xiàn)磷化氫 2025-10-16 來源： 中國科學報 袁一雪【字體：大 中 小】語音播報 磷與碳、氫、氧、氮、硫是地球生命必需的6種關鍵元素。磷和氫結合會生成磷化氫氣體，不僅危險、容易爆炸，還含有劇毒。在宇宙中，木星、土星等氣態(tài)巨行星的大氣層里也存在磷化氫�？茖W家一直認為，這可能是“不需要氧氣就能活的生物”（厭氧生物）存在的線索——在地球上，大氣層里自然產生的磷化氫特別少，大部分是有機沼澤物質的副產品。 美國加利福尼亞大學圣迭戈分校天文學和天體物理學教授Adam Burgasser領導的國際研究團隊，在一顆名為Wolf1130C的古老冷褐矮星大氣中探測到磷化氫。近日，相關成果發(fā)表于《科學》。 由于木星、土星等氣態(tài)巨行星的大氣層含有大量的氫，能夠自然形成磷化氫，因此科學家一直認為其他恒星周圍的氣態(tài)巨行星大氣層也應該有磷化氫，質量比它們更大的“親戚”——褐矮星的大氣層里應該也有這種物質。然而直到Wolf1130C被發(fā)現(xiàn)，這一點在此前的觀測中并未被證實。 Wolf1130C位于距離太陽約54光年的天鵝座，是Wolf1130ABC恒星系統(tǒng)的一部分。這個系統(tǒng)的“核心”是一對緊密繞轉的雙星——Wolf1130A和Wolf1130B。其中Wolf1130A是一顆小質量的紅矮星，是宇宙中最常見的恒星類型；Wolf1130B則是一顆大質量白矮星，是恒星死亡后留下的致密殘核，密度極高但體積很小。在這對雙星之外，這次研究的主角——Wolf1130C正沿著一條寬闊的軌道緩緩繞行。 天文學家發(fā)現(xiàn)Wolf1130C的金屬（天文學中對“氫和氦以外元素”的統(tǒng)稱）豐度遠低于太陽。這種低金屬豐度特征，讓它成為研究褐矮星形成與演化的“天然實驗室”。通過它，科學家或許可以發(fā)現(xiàn)當原始星云中的重元素（如碳、氧、鐵）含量極少時，褐矮星的結構和性質會發(fā)生怎樣的變化。 經過觀測，研究團隊在美國國家航空航天局詹姆斯·韋布空間望遠鏡紅外光譜數據中發(fā)現(xiàn)了Wolf1130C上有磷化氫存在的特征，并使用大氣反演建模技術，確定了磷化氫以約千萬分之一的理論預測豐度存在于大氣中。他們認為，之所以會在這里找到磷化氫氣體，一種可能性是Wolf1130C大氣中的低金屬豐度“解放”了磷；另一種可能性是磷是在Wolf1130ABC系統(tǒng)中局部產生的，特別是由白矮星Wolf1130B產生的。 南京大學天文與空間科學學院副教授張曾華是該觀測項目的共同首席研究員和論文共同作者。在研究中，張曾華等人對Wolf1130A的金屬豐度進行了測量，這直接關系到對Wolf1130C大氣化學環(huán)境的理解�！凹t矮星的質量和半徑都只有太陽的1/10~1/2，通常很難準確測量它們的金屬豐度�！睆堅A解釋說。目前他正在進一步研究Wolf1130A的化學豐度，以及Wolf1130AB這個密近雙星的幾何構型、星風吸積和磁場分布等物理特性。這些研究將有助于更全面地理解這個獨特系統(tǒng)中存在磷化氫的原因。 “理解這顆褐矮星為什么顯示出清晰的磷化氫特征，可能會為銀河系中磷的合成及其在行星大氣中的化學性質帶來新見解。如果天文學家希望使用這種分子在太陽系外的類地天體中尋找生命，理解褐矮星大氣中的磷化氫化學是至關重要的第一步。”張曾華說。 接下來，研究團隊計劃通過詹姆斯·韋布空間望遠鏡進一步探索這些可能性，并在其他貧金屬褐矮星的大氣中尋找磷化氫，以驗證他們的假設并深化對這一現(xiàn)象的理解。 相關論文信息：https://doi.org/10.1126/science.adu0401 |
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