氧分子

氧氣是一種物質,氧氣分子是構成氧氣且保持其化學性質的基本微粒,而氧元素則是構成氧氣分子的元素。最近,一個國際科學家團隊利用歐洲航天局的“赫歇爾”空間望遠鏡,在太空的浩淼雲煙中捕捉到了氧分子在亞毫米波段的特徵譜線。氧原子在大質量恆星中產生後,一般以電子、原子核分離的等離子態存在,直到隨恆星爆發或恆星風(恆星表面物質以每秒超過500公里的速度被拋向宇宙)離開星體後,才逐步降溫成為原子,可能變成水附著於寒冷的星際塵埃上。

關於氧分子的問題

空氣與氧氣有含氧分子嗎?

答:有,氧氣是由氧分子組成的,而空氣中有氧氣,固然空氣中有氧分子。

怎樣區分混合物里是否含有氧分子?

答:如果你是指判斷物質中是否含有氧分子:常見的物質有:氧氣、空氣及其它含有O2的物質。注意:象H2O2等,只能說有氧原子,或說有氧元素,不能說有氧氣分子。若要用分析手段來檢測,就要用到光譜分析。

宇宙太空存在氧分子

最近,一個國際科學家團隊利用歐洲航天局的“赫歇爾”空間望遠鏡,在太空的浩淼雲煙中捕捉到了氧分子在亞毫米波段的特徵譜線。美國航天局就此發表新聞公報說,這是天文學家首次“可以確定地”宣布太空氧分子的存在。

正如地球人一刻也離不開氧氣,人類一直在太空中搜尋著水和氧氣這兩種賴以生存的物質。太空氧分子的發現是否意味著地球之外真的有外星生命存在?氧作為宇宙中的第三大元素,為何它在太空中的身影如此難覓呢?記者就此請教了國內天文學家。

找到氧分子是否意味著有生命?

上海市天文學會名譽理事長趙君亮說:“人類一直在宇宙中尋找氧氣和水,如果哪顆行星上有這兩樣物質,就被認為可能存在生命的前提條件。”不過,另一種意見認為,氧分子未必與生命起源直接相關,因為地球上最原始的生命視氧氣為“毒氣”,較高等的生命才需要氧氣。

然而,氧分子畢竟只是一種無機分子,對“太空氧分子”的確認還不能說明什麼問題。

迄今為止,人類已經知道,太空中存在超過140種的不同分子,其中許多是有機的。1969年在星際氣體中發現了第一種有機分子——甲醛,之後又發現了乙醇、醋酸以及乙醇醛(最簡單的糖分子)。2003年,甘氨酸的發現引起了轟動——儘管那只是最簡單的胺基酸,畢竟胺基酸是蛋白質的基本構成,不過這一結果仍有爭論。與此相比,氧分子的魅力顯然難以匹敵。

氧分子為何總愛“躲貓貓”?

早在18世紀70年代,人類就認識了地球上的氧分子,但在太空中,氧分子總愛玩“躲貓貓”,天文學家們花了230年才最終贏得了“遊戲”。這究竟是為什麼呢?

宇宙中氫原子最多。按比例計算,宇宙中倘若有100個氫原子,那么氧原子就只有1.28個,但這已在宇宙元素中排名第三了(第二位是氦,約為氫元素的39%)。

趙君亮介紹,即便氧原子數量眾多,但能形成分子卻受條件限制。在大質量恆星中央,進行著地球上無法想像的核聚變反應——氫原子聚合成氦,氦又聚合成碳、氧……最後變成鐵原子。“恆星質量越大,核聚變才能進行得越深入。”他說,只有在大質量恆星中,才可能通過核聚變產生氧原子。“所以,這次天文學家把望遠鏡對準了距地球150光年的獵戶座大星雲——那裡是著名的年輕大質量恆星的孕育之地。”

氧原子在大質量恆星中產生後,一般以電子、原子核分離的等離子態存在,直到隨恆星爆發或恆星風(恆星表面物質以每秒超過500公里的速度被拋向宇宙)離開星體後,才逐步降溫成為原子,可能變成水附著於寒冷的星際塵埃上。

根據美國宇航局報導,“赫歇爾”探測到的這些氧原子應當來自星際塵埃。它們被鎖在附著在塵埃表面的水冰中,在星光的加熱下,水融化並釋放出氧原子,氧原子又結合成氧分子。

“這些分子譜線,只能在紅外甚至更長波段才能探測到,難度相當高。”趙君亮說,“直到‘赫歇爾’望遠鏡升空,才讓天文學家達成了心愿。”

“赫歇爾”比“奧丁”強在哪裡?

2009年升空的“赫歇爾”空間望遠鏡是此項發現的大功臣。它對波長較長的光線極為敏感,即對在遠紅外、亞毫米(波長小於1毫米)的光線具有極佳的“視力”。它升空的使命,就是探索宇宙中的低溫空間和物體——包裹在寒冷氣體與塵埃中的嬰兒恆星、在宇宙中尋找水,發現氧氣也是其重要任務之一。

一位天文學家告訴記者,在亞毫米波段氧氣有三個特徵光譜結構,但很容易被大氣吸收,因此以前用地面望遠鏡、高空氣球等方式探測,都無法獲得確定的理想結果。“赫歇爾”身處太空,避免了大氣的影響,而亞毫米波段的觀測又是其強項,這次“建功”也就在情理之中了。

2007年,瑞典“奧丁”空間望遠鏡也聲稱發現了氧分子,為何無法完全確認?原來,“奧丁”是一架口徑1.1米的亞毫米波望遠鏡,解析度較低。而“赫歇爾”的口徑達到3.5米,解析度比“奧丁”高出許多,可以精確定位氧分子所處空間,才終於解開了天文學家心頭的這個謎團。

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