27000光年外的一团星际气体云里，藏着一个由13个原子组成的环状分子。这听起来不算什么，但当马克斯·普朗克地外物理研究所的天文学家确认这是噻吩分子时，他们意识到自己找到了连接宇宙化学与地球生命的关键一环。这是人类首次在星际空间探测到复杂的环状含硫分子，它的化学式C₆H₆S看似简单，却填补了陨石有机物与太空观测化学物之间长期存在的鸿沟。

这个发现不仅刷新了星际化学的记录，更重要的是，它证明了生命的化学基础早在恒星形成之前就已经存在。荒木光典研究员的团队在银河系中心附近的分子云G+0.693–0.027中捕捉到这种分子的射电信号，而这片区域正是新恒星系统的诞生地。如果生命所需的复杂有机分子在恒星诞生前就已存在，那么生命起源的时间线可能需要大幅前移。

从实验室电弧到射电望远镜的验证之旅

确认一个分子的太空存在，远比在地球上合成它困难得多。你不能飞到27000光年外采集样本，唯一的方法是分析它发出的电磁波指纹。每种分子都有独特的旋转和振动模式，当它们在太空中翻滚旋转时，会发射特定频率的射电波。问题在于，如果你不知道某个分子的精确光谱特征，即使它的信号出现在望远镜数据里，你也认不出来。

研究团队采用了一个巧妙的方法。他们在实验室中用液态硫酚作为原料，施加1000伏的电弧放电，这种极端条件模拟了星际空间的高能环境。电弧撕裂分子键，重组成新的化合物，其中就包括噻吩。然后他们用定制的光谱仪测量这些新生分子的射频发射特征，建立了噻吩的"身份证"。

有了这张身份证，西班牙IRAM 30米射电望远镜和Yebes 40米射电望远镜采集的数据就有了对照标准。当观测数据中的信号特征与实验室测量的噻吩光谱完美吻合时，答案揭晓了。银河系中心那片距离我们27000光年的分子云里，确实存在噻吩分子，而且数量足够多，信号足够强，才能被地球上的望远镜捕捉到。

科学家在星际云中发现了首个含硫六元环分子。 （© MPE/ NASA/JPL-Caltech）

这种"实验室合成-光谱测量-天文观测-交叉验证"的方法，是天体化学研究的标准流程。但噻吩的复杂性让这个过程格外困难。它有13个原子组成的六元环结构，旋转和振动模式比简单分子复杂得多，光谱线密集且容易重叠。准确识别它需要高分辨率的观测数据和精密的理论计算。

硫元素的宇宙失踪之谜

硫是生命的关键元素之一。地球上所有蛋白质都含有硫，两种含硫氨基酸半胱氨酸和蛋氨酸对蛋白质的三维结构至关重要。酶的活性中心常常依赖硫原子，辅酶A等关键代谢分子也含硫。但在星际化学观测中，硫一直是个谜。

天文学家知道宇宙中硫元素很丰富，它在大质量恒星内部通过核聚变产生，随超新星爆发散布到太空。按理说星际空间应该有大量含硫化合物，但实际观测到的远低于预期。这被称为"硫元素缺失问题"。在此之前，天文学家在星际空间只探测到由六个或更少原子组成的小型硫化合物，比如硫化氢、二氧化硫、硫醇等。

噻吩的发现部分解答了这个谜题。它表明复杂的含硫有机分子确实存在于星际空间，可提现游戏平台app只是之前我们没有找对地方或用对方法。噻吩的六元环结构使它比简单硫化物更稳定，能在星际环境的紫外辐射和宇宙射线轰击下存活更久。它可能锁定在尘埃颗粒表面或冰幔中，不容易挥发到气相被望远镜探测到。

瓦莱里奥·拉坦齐指出，这一发现表明在年轻的、没有恒星的分子云中，已经存在一种结构与彗星分子相似的13原子分子。这证明生命的化学基础早在恒星形成之前就已经开始。彗星和陨石中含有丰富的有机物，包括氨基酸、核酸碱基、多环芳烃等。这些有机物从哪里来一直是个问题，如果它们在星际空间就已经形成，那么每个新生的行星系统都会从一开始就富含生命前体化学物质。

从星际云到生命起源的化学路径

噻吩的结构提供了重要线索。它的六元环由五个碳原子和一个硫原子组成，每个碳原子还连接一个氢原子。这种结构与地球生物化学中的一些关键分子相关。比如生物素，也叫维生素H，它的分子结构中就包含一个含硫的五元环。辅酶A的活性部分也含有硫原子。

更重要的是，噻吩的存在暗示了一条从简单星际分子到复杂生命分子的可能路径。星际空间充满了简单的气体分子：氢气、一氧化碳、氨、水、甲烷。这些分子在尘埃颗粒表面发生化学反应，逐渐形成更复杂的有机物。多环芳烃在星际空间很常见，它们是纯碳氢化合物的环状结构。如果环上的一个或几个碳原子被硫、氮、氧替换，就形成了杂环化合物，噻吩就是其中之一。

2024年奥胡斯大学和核研究所的研究发现，肽可以在星际空间自发形成。肽是由氨基酸连接而成的短链，是蛋白质的前体。这个发现与噻吩的探测相呼应，共同描绘了一幅更完整的图景：生命所需的各种化学构件，从含硫有机分子到肽链，都可能在星际空间预先形成。

恒星 V883 Orionis 周围行星形成盘中的水（艺术家想象图）（ESO/L. Calçada/T. Müller (MPIA/HdA) /CC BY 4.0）

当这些富含有机物的星际物质坍缩形成新的恒星和行星时，它们就为生命的起源提供了原料。地球早期的有机物可能部分来自彗星和陨石撞击。如果这些天体本身携带了在星际空间形成的复杂有机分子，那么生命起源的化学过程可能比我们想象的更容易启动。

未来的探测前景

噻吩的发现只是开始。荒木光典指出，这首次证明了天体化学与地球生命之间的联系，是了解太空与生命构成要素之间化学联系的关键一步。如果13原子的环状含硫分子能存在于星际空间，那么更大更复杂的含硫有机分子也可能存在。

詹姆斯·韦伯太空望远镜正在用红外光谱研究星际化学。它的高灵敏度和光谱分辨率能够探测到以前无法观测的微弱信号。阿塔卡马大型毫米波阵列在智利高原以超高分辨率观测分子云，揭示恒星形成区的化学复杂性。欧洲航天局的彗星拦截任务计划在2029年发射，将近距离研究原始彗星的化学组成。

这些观测手段的结合，将绘制出从星际云到行星系统再到生命起源的完整化学路径。每发现一种新的星际有机分子，就像拼图多了一块。噻吩是重要的一块，因为它连接了简单的星际化学与复杂的生物化学。

地球生命是否是宇宙化学的必然结果？如果形成生命所需的化学物质在星际空间普遍存在，那么生命可能远比我们想象的更常见。当然，从复杂有机分子到真正的生命还有巨大的鸿沟。分子不等于生物，化学反应不等于新陈代谢，自组织不等于进化。但每一次星际有机化学的新发现，都让这个鸿沟看起来窄一点。

研究成果发表在《自然·天文学》杂志上，标志着天体生物学迈出重要一步。从银河系中心27000光年外传来的微弱射电信号，携带着关于宇宙化学丰富性和生命起源古老性的信息。下一次当你仰望夜空时，不妨想想，那些看似空无一物的星际空间里，可能正飘浮着构成你身体的化学物质的宇宙祖先。