【博科园-科学科普（关注“博科园”看更多）】水对生命是至关重要的，但是水是怎样产生的呢？煮一些水比混合氢和氧要多。它需要在寒冷的分子云深处找到特殊的条件，在那里防尘可以抵御破坏性的紫外线和艾滋病的化学反应。美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜将研究这些宇宙蓄水池，以了解水的起源和演化，以及其他适合居住的行星的关键构造块。分子云是由尘埃、气体和各种分子组成的星际云，从氢分子(H2)到复杂的含碳有机物。分子云占据了宇宙中的大部分水，为新生恒星及其行星提供了温床。在这些云里，在微小的尘埃颗粒表面，氢原子与氧气连接形成水。碳与氢结合生成甲烷。氮与氢结合生成氨。所有这些分子都粘在尘埃微粒的表面上，在数百万年的时间里积累起了冰层。
来自新生恒星的蓝光照亮了反射星云IC 2631。这个星云是Chamaeleon恒星形成区域的一部分，韦伯将研究这一区域，以了解更多关于水和其他宇宙冰的形成。图片信息及版权：European Southern Observatory (ESO)
结果是大量的“雪花”被婴儿的行星扫过，为我们所知的生命提供了所需的物质。“如果我们能了解这些冰的化学复杂性的分子云,以及它们是如何在形成恒星和行星的形成,然后我们可以评估生命的基石是否应该存在于每一个恒星系统。梅丽莎·麦克卢尔说：项目范阿姆斯特丹一个研究项目的主要研究者调查宇宙冰。为了了解这些过程，一名董事可自由选择的早期释放科学项目将考察附近的恒星形成区域，以确定哪些冰存在于何处。计划使用各种韦伯的仪器模式和能力，不仅是为了研究这一地区，而且要了解如何最好地与韦伯一起研究宇宙冰，麦克卢尔项目的研究者太空望远镜科学研究所(STScI)的Klaus Pontoppidan说。这个项目将利用Webb的高分辨率光谱图来获得最敏感和精确的波长的观测，具体测量冰的波长。韦伯的光谱仪，NIRSpec和MIRI，将提供比以往任何太空望远镜近红外波长的5倍精度。
婴儿恒星和彗星摇篮
该小组由麦克卢尔和联合首席调查员阿德温·波格特(夏威夷大学)和哈罗德·林纳兹(莱登大学)领导，他们计划将目标对准在南部天空中可以看到的“变色龙”。它距离地球约500光年，包含几百个原恒星，其中最古老的大约有100万年的历史。Pontoppidan说：这个区域有一些我们正在寻找的东西。研究小组将使用韦伯的灵敏红外探测器观察分子云背后的恒星。当光线从那些微弱的背景中穿过云层时，云中的冰会吸收一些光线。通过观察许多背景恒星在天空中传播，天文学家可以在云的整个范围内绘制出冰，并找到不同冰的形状。
在这个动画中飞进围绕着一颗年轻恒星的原行星盘。在圆盘内，微小的尘埃颗粒在数千年的时间里积累了层层的冰。这些宇宙的雪花被形成的行星卷起来，为生命提供关键的成分。图片信息及版权：NASA/JPL-Caltech/R. Hurt
他们还将针对云本身的单个原恒星，了解这些新生恒星的紫外光如何促进更复杂的分子的产生。天文学家还将研究行星的诞生地、旋转的气体和尘埃盘，这些气体和尘埃被称为原行星盘，环绕着新形成的恒星。他们将能够测量距离婴儿恒星50亿英里远的冰的数量和相对丰度，也就是冥王星在我们太阳系中的轨道距离。彗星被描述成尘土飞扬的雪球。至少在地球上的一些海洋中的水可能是由彗星早期在我们太阳系的历史中所造成的。我们将研究彗星在其他恒星周围形成的地方。
实验室实验
为了理解韦伯的观察，科学家们需要在地球上进行实验。韦伯的光谱仪将把红外线照射到彩虹光谱中。不同的分子吸收特定波长的光或颜色，从而产生暗的光谱线。实验室可以测量各种物质来建立一个分子“指纹”的数据库。当天文学家从韦伯的光谱中看到这些指纹时就能识别出产生吸收线的分子或分子家族。哈佛-史密森天体物理中心的Karin Oberg解释说：实验室研究将有助于解决两个关键问题。第一个是分子的存在。但同样重要的是将看看这些冰是如何到达那里的。是如何形成的?我们与韦伯的发现将有助于告知我们的模型，并让我们了解在非常低的温度下形成冰的机制。
这幅来自韦伯望远镜的模拟光谱图展示了在恒星形成区域，如鹰状星云(背景)中可以探测到的各种分子。图片信息及版权：NASA, ESA, the Hubble Heritage Team, and M. McClure (Universiteit van Amsterdam) and A. Boogert (University of Hawaii
奥伯格补充说：要完全挖掘出韦伯的数据还需要数年时间。詹姆斯·韦伯太空望远镜将成为未来十年世界上最重要的红外空间天文台。韦伯将帮助人类解开我们太阳系的奥秘，透过遥远的世界，观察其他星球，探索宇宙的神秘结构和起源，以及我们在宇宙中的位置。韦伯是由美国国家航空航天局(NASA)和其合作伙伴欧洲航天局(ESA)和加拿大太空总署(CSA)牵头的一个国际项目。
知识：科学无国界，博科园-科学科普
内容：经“博科园”判定符合今主流科学
来自：美国航天局戈达德太空飞行中心
编译：中子星
审校：博科园
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