自然:布基球解开宇宙光百年之谜 大分子星际足球烯纯碳原子

邓文龙

作者：John Maier

来源：《自然》

发布时间：2015/8/4 11:14:59

布基球解开宇宙光百年之谜
研究证实这种大分子大量存在于星际空间  大分子量存星际 足球烯纯碳原子



布基球

漂浮在恒星际空间的碳笼如今被证明是造成宇宙光特征的原因，而这一特征已经让天文学家困惑了将近百年。

1919年，美国加利福尼亚大学利克天文台研究生Mary Lea Heger注意到，由某些恒星释放出的一些特定波长的光会变得暗淡，而这似乎与恒星本身无关。随着越来越多地发现此类特征，天文学家将其归因于星际气体中的分子在光线前往地球的路途上吸收了它们的波长。科学家进而将这些区域称为星际弥散带（DIB）。目前，天文学家已经在银河系及周边星系中发现了约400个DIB。

尘埃颗粒、碳链，甚至漂浮的细菌都成为了解释这种特征的候选因素，但它们都缺乏站得住脚的证据。如今，对在与空间类似的条件中布基球——由60个碳原子构成的中空的足球状分子——光吸收进行的一项实验室分析，提供了与1994年观测到的DIB直接匹配的证据。它们也成为了第一个得到解释的DIB。

这一发现为鉴别漂浮在星际空间的其他分子敞开了一扇大门。因发现布基球而与同事Robert Curl、Richard Smalley分享1996年度诺贝尔化学奖的英国化学家Harry Kroto表示：“对我而言，这是一篇年度科学论文。”

研究人员在15-7月15日出版的《自然》杂志上报告了这一研究成果。

这项最新研究的作者之一、瑞士巴塞尔大学化学家John Maier介绍说，自从布基球在1985年设计用来模拟富含碳的衰老恒星上气体流动的试验中被偶然发现以来，科学家一直希望能够在太空中找到它们。

然而直到2010年，美国宇航局（NASA）的斯皮策红外线空间望远镜才首次在一颗白矮星的残骸中发现了布基球。但早在1993年，Maier的研究团队已经测量了被布基球吸收的光波长，并且天体物理学家迅速发现了同宇宙中的DIB模式的一种试验性匹配。

但是在不知道类似空间条件下气态布基球的表现之前，谁也不敢断言这就是一个决定性的匹配。

Maier的研究团队通过测量接近绝对零度以及极端高真空时布基球的光吸收情况从而分析了这种分子的表现。Maier说：“创造类似于星际空间的条件可谓是一项技术上的挑战，这项实验技术的发展花了大约20年的时间。”

伊利诺伊大学香槟分校天文学家Ben McCall表示：“这一发现如果能够成立，那真是一个巨大的胜利。”但McCall强调还需要对DIB进行更多的天文学测量，从而毋庸置疑地证明它们确实与在Maier的实验室研究中得到的模式相匹配。

Maier表示，这一研究结果“相当具有吸引力”，其他DIB很可能是与布基球相关的分子，它们或许与金属和其他元素绑定在一起。但他补充说，对其进行实验室验证将是非常苛刻的。“我可能需要再活一辈子才能完成这项工作。”Maier说，“但或许有几个年轻人正在世界的某一角落进行着这项工作。”

Kroto表示，在星际空间发现布基球意味着它们可能比之前预想的更为丰富。McCall则强调，这项研究表明布基球在数百万年的时间里都能够保持完好无缺，并且可以在恒星之间穿越极远的距离。他说：“这真的令人非常兴奋，这种巨大的气态分子能够普遍存在于银河系的星际介质当中。”

布基球是一种由60个碳原子构成的分子，又名足球烯，是单纯由碳原子结合形成的稳定分子，它具有60个顶点和32个面，其中12个为正五边形，20个为正六边形，其相对分子质量约为720。布基球具有金属光泽，有许多优异性能，如超导、强磁性、耐高压、抗化学腐蚀，在光、电、磁等领域有潜在的应用前景。（赵熙熙）

http://www.nature.com/nature/jou ... bs/nature14566.html



http://paper.sciencenet.cn/htmlpaper/2015841114596736965.shtm  L

现代化研

作者：Bernard Foing

来源：《自然》

发布时间：2015/8/11 9:36:03
（网上公布 2015年7月15日        网上更正 2015年7月24日）

巴基球分子可吸收特殊波长光

据英国《自然》杂志网站近日报道，瑞士科学家破解了一个困扰天文学家们数百年的谜团，他们首次证实，在太空中恒星间游荡的巴基球是造成宇宙之光拥有独特属性的“元凶”。

1919年，美国加州大学利克天文台研究生玛丽·李-黑格尔发现，从某些恒星释放出的一种特殊波长的光非常暗淡，而这似乎与恒星本身无关。科学家将其归咎于星际气体内的某种被认为吸收了此种波长的光的分子，由其导致的暗吸收线被称为“弥散星际带（DIB）”，迄今科学家已观察到大约400条DIB。

尘埃颗粒、碳链等都曾被看成是导致DIB的“元凶”，但最终都被证明是“替罪羊”。

1985年，科学家发现学名碳60（C60）的巴基球，它是由60个碳原子构成的碳同素异形体，呈现类似微型足球的笼状结构。2010年，天文学家通过美国国家航空航天局（NASA）的斯皮策太空望远镜首次确认太空中存在巴基球。

其实，早在1993年，研究负责人、瑞士巴塞尔大学化学家约翰·梅尔的团队就对包裹在化学惰性冰冻固体内的巴基球吸收的光波进行了测量，通过实验发现其与DIB匹配。但无人知道气态巴基球在太空环境下会有何“举动”，因此没人宣称这是富有决定性的匹配。

在最新研究中，研究人员在接近绝对零度的温度以及极端真空的类太空环境中，分析了被气态巴基球吸收的光，结果与1994年观察到的DIB非常吻合，表明巴基球是造成DIB现象的“幕后真凶”。

最新研究证明了太空中巴基球的数量或许远比以前认为的多，还表明巴基球能保持数百万年不变，并穿越星际间的广袤距离。这样巨大的气相分子可能随处可见，遍及星系的星际介质中。

但美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校天文学家本·麦考尔提醒，还需进行更多与DIB有关的天文学测量，才能证明梅尔研究结论的正确性。（刘霞）

http://www.nature.com/nature/journal/v523/n7560/abs/523296a.html



http://paper.sciencenet.cn/htmlpaper/201581193635236995.shtm  L