天文学领域迎来一项突破性发现：詹姆斯・韦布空间望远镜（JWST）首次在银河系外探测到冻结态复杂有机分子（COMs），这项成果为理解宇宙中生命起源的化学基础提供了关键线索。研究团队利用JWST的中红外仪器（MIRI），在距离地球约16.3万光年的大麦哲伦云中，一颗名为ST6的大质量原恒星周围尘埃冰层中，发现了多种复杂有机分子的存在。
复杂有机分子通常指由六个以上原子组成且含碳的化合物，它们是构成生命基础物质的重要前体。此次在ST6周围冰层中明确识别的分子包括乙醛、甲醇、乙醇、乙酸和甲酸甲酯。这些分子在地球上具有重要工业用途——甲酸甲酯和乙醛常用于工业生产，甲醇和乙醇属于醇类化合物，而乙酸则是食醋的主要成分。但在星际环境中，它们扮演着更基础的角色：作为构建氨基酸、RNA等"第二代"生物分子的化学骨架。
研究团队还检测到另外14种潜在复杂有机分子的吸收信号，但目前尚无法确定其具体成分。项目负责人玛尔塔・塞维乌指出："我们刚刚开始探索这类环境中复杂有机化学的演化规律。"这项发现标志着JWST在恒星与行星形成环境的化学研究领域开辟了新方向。
恒星的形成始于低温分子云的碎裂坍缩，形成高密度核心后逐渐凝聚。在初始阶段，这些核心温度极低（低于100开尔文），复杂有机分子主要以冰的形式附着在尘埃颗粒表面。随着核心温度升高，冰层升华将COMs释放为气态。虽然气态COMs此前已在银河系及大麦哲伦云的年轻恒星周围多次被发现，但其低温冰相形式却因观测难度极大而鲜有记录。
塞维乌强调："JWST首次实现了对冰相COMs的探测。目前仅在银河系4颗原恒星和大麦哲伦云1颗原恒星（即ST6）周围确认了这类分子的存在。"在冻结状态下检测COMs，有助于评估原恒星周围物质在恒星形成初期的化学演化程度。特别值得注意的是，这些分子出现在金属丰度较低、紫外辐射较强的大麦哲伦云环境中，与银河系条件存在显著差异。
金属丰度（氢氦以外重元素含量）的差异可能影响COMs的丰度，而更强的紫外辐射则可能改变化学反应速率。观测数据显示，除乙酸外，ST6周围所有已测COMs相对于水冰的丰度均低于银河系原恒星的测量值，这与低金属丰度的预期一致。但乙酸冰的异常高丰度，很可能源于大麦哲伦云更强的紫外辐射通量。
在ST6光谱的14条未识别吸收线中，可能存在乙醇醛——这种分子是构成核糖（RNA重要组分）的化学前体。塞维乌解释："我们发现某些未确认吸收特征可能与乙醇醛相关，但需要更多实验室光谱数据验证。"她强调，天体光谱必须与实验室标准光谱比对，才能确定吸收线对应的分子种类。
随着原恒星演化升温，周围尘埃颗粒的冰层将逐步升华，COMs进入气相后会发生更丰富的化学反应。这些反应由原恒星及其环境的紫外辐射驱动，可能生成丙醇、丙醛甚至氨基酸等更大分子。虽然目前尚未在ST6中检测到这些物质，但太阳系彗星和陨石中发现的氨基酸表明，它们可能由类似ST6周围的COMs通过化学反应演化而来。
这项研究成果已于10月20日发表于《天体物理学杂志快报》。研究不仅深化了对恒星形成初期化学过程的理解，也为探索早期宇宙有机化学演化提供了重要线索，特别是关于生命基本构建单元在宇宙中最早可能形成的时间约束。
