铁（Fe）是宇宙中最丰富的元素之一，仅次于氢、碳和氧等轻元素。铁通常以气态形式存在于恒星(如太阳)中，而在行星(如地球)中则以更浓缩的形式存在。星际环境中的铁也应该很常见，但天体物理学家只探测到低水平的气态铁。这意味着，失踪的铁以某种固态或分子状态存在，但几十年来，确定它的藏身之处一直是个谜。
在凯克基金会的支持下，亚利桑那州立大学的一个宇宙化学家小组声称，这个谜团比看上去要简单。研究表明，铁并没有真正丢失。相反，它隐藏在人们的视线之中。铁与碳分子结合形成分子链，称为铁伪碳链。这些碳链的光谱与更为常见的碳分子链完全相同，而碳分子链在星际空间中早已十分丰富，其该研究小组研究成果发表在《天体物理学》上。
亚利桑那州立大学分子科学学院的研究副教授Pilarasetty Tarakeshwar说：我们正在提出一种新的分子类别，这种分子很可能在星际介质中广泛存在。其中合作者Peter Buseck和Frank Timmes都在ASU的地球和太空探索学院;布塞克是亚利桑那州立大学的一名董事教授，也是塔拉凯什瓦尔大学的分子科学学院的教授。
研究小组研究了只含有少量金属铁原子的团簇如何与碳分子链结合，从而产生结合这两种元素的分子。从星尘和陨石中获得的证据表明，宇宙中广泛存在铁原子簇。在星际空间的极冷温度下，这些铁团簇扮演着深冻粒子的角色，使不同长度的碳链能够粘附在它们上面，从而产生不同于铁气态时所能产生的分子。
研究计算了这些分子的光谱，发现光谱特征几乎与不含铁的碳链分子相同。正因为如此，以前的天体物理观测可能忽略了这些碳+铁分子。这意味着，星际介质中缺失的铁，实际上在肉眼可见的范围内，但伪装成普通的碳链分子。这项新研究还可能解决另一个长期存在的难题。
含有9个以上原子的碳链是不稳定的，然而观测已经在星际空间中发现了更复杂的碳分子。大自然如何从简单的碳分子中构建出这些复杂的碳分子，多年来一直是个谜。较长的碳链是通过添加铁团簇来稳定，这为在太空中构建更复杂的分子开辟了一条新途径，比如聚芳烃，萘就是一个常见的例子，是樟脑丸的主要成分。其研究为填补含有9个或9个以下碳原子的分子与C60巴克敏斯特富勒烯等复杂分子之间的鸿沟提供了新视角。
博科园｜研究/来自：亚利桑那州立大学
参考期刊《天体物理学》
DOI: 10.3847/1538-4357/ab22b7
发表于 2020-2-24 17:03
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