欧洲宇航局天文台在猎户星座发现生命征兆

欧洲航天局（ESA）的赫歇尔太空天文台已经在猎户星座发现了潜在的有生命有机分子的化学指纹图谱，猎户星座是我们银河系附近的一个恒星育婴室（stellar nursery）。这一详细的光谱——由赫歇尔天文台的三大新引进仪器之一的远红外外差光谱仪（HIFI）获得——显示了金矿一样的信息，即赫歇尔HIFI光谱仪将为我们提供有机分子如何在太空中形成的信息。

德国的几家研究所为HIFI光谱仪的核心部件作出了贡献：他们是科隆大学、位于波恩的马普射电天文学研究所（the Max-Planck-Institute fürRadioastronmie）和位于德国林道的马普天体物理研究所（und für Sonnensystemforschung）。

HIFI光谱的显著特征中包括一个丰富的、密集的“尖锐”模式，每一个尖锐的波峰都代表一个来自猎户星座的特殊分子的光线发射。这个星座在太空中以最多产的化学工厂之一而著称，虽然它形成分子的化学成分与途径的完整信息现在还不全然了解。通过筛选这个光谱中的尖锐模式，天文学家已经识别出几个在光谱中普遍存在的常见分子。识别大量其他发射谱线的工作现在正在进行。

通过明确地确认与更常见的分子相关的谱线，天文学家进而能够开始提取出我们特别感兴趣的分子的特征，这些感兴趣的分子正是有生命分子的直接先兆。猎户星座光谱的一个独特的特性是光谱的丰富性：这保证了能够在丰富的分子中，识别出水、一氧化碳、甲醛（也称福尔马林）、甲醇、二甲醚、氢氰酸、硫氧化物、二氧化硫以及它们的同位素类似物的光谱。这使得我们能够期待，猎户星座中也将能够识别出新的有机分子。

“这种HIFI光谱，以及将来会获得的更多的光谱，将为我们提供一个关于整体的化学物名录以及在活跃的恒星形成区域有机物如何形成的虚拟的信息宝库。一旦我们取得了可获得光谱的全波段测量，我们将能够作出更深入了解太空的化学组成的承诺，”密歇根大学的埃德温·伯金（Edwin Bergin）说，他是赫歇尔天文台HEXOS重点计划的首席研究者。

前所未有的高分辨率

HIFI是为了研究所需的超高分辨率光谱以及开辟新的波长范围而设计的，这些都是地面望远镜无法企及的。“HIFI运行的良好状态令人惊叹，”弗兰克·赫尔米克（Frank Helmich）说，他是HIFI荷兰空间研究所（SRON）的首席研究者。“我们在几个小时内获得了这些光谱，而这已经比其他任何（同波长的）光谱都好了，也比任何其他波长的光谱要好，即便是在猎户星座获取的光谱也无法与之相比。在这个光谱中有机物随处可见，即便在最低的水平上也是如此，这显示了HIFI的精确度。建造HIFI花了8年时间，不过这绝对值得。”

“HIFI前所未有的高分辨率和稳定性使我们能够建构关于形成恒星的星云的密度与温度结构的非常精细的模型，”加州理工学院（Caltech）的汤姆·菲利普（Tom Phillips）说。“这一视角使我们能够揭开恒星形成的面纱，并且更直接地研究与恒星、行星以及——某种程度而言——生命诞生相关的化学物质。”

这些光谱是在HIFI恢复运行仅一个月时获取的。在2009年8月，HIFI的电力系统经历了一次意料之外的电压尖脉冲（voltage spike），可能是由高能宇宙粒子 造成的，最终导致设备停止运行。任务小组研究了这个问题并开发出了一个能够防御这类事件的有害副作用的解决方案。2010年1月14日，HIFI通过使用其备用电子，以及重新启动一个测试和验证序列，在2月28日开始科学观测之前，再次成功回转。现在HIFI再次与另两台赫歇尔天文台的设备（SPIRE：光谱与光度成像接收器和PACS：物理与天文学分类系统）联合起来，探索远红外的宇宙。

识别在具有某种分子物种的过渡信息的猎户星座中可见的很多光谱特征，需要使用像科隆分子光谱数据库（Colgone Database of Molecular Spectroscopy；简称CDMS）这样的精密工具，CDMS能够收集几百种分子物种的实验室数据，并且进行精确的射线预测。“HIFI的这种高光谱分辨率显示了分子物种惊人的丰富性；尽管在恒星育婴室和行星形成的位置环境很恶劣，这种丰富性仍然显现出来，”科隆大学的约尔根·施图茨基（Jürgen Stutzki）说，他是HIFI的联席首席研究者。

欧洲宇航局赫歇尔天文台项目

赫歇尔天文台是欧洲宇航局的一项基础任务，一个由欧盟首席研究者联合体（European-ledPrincipal Investigator consortia）提供科学设备、由美国宇航局（NASA）作出重要贡献的太空天文台。安置在赫歇尔天文台的三大仪器之一就是HIFI，一台由荷兰空间研究所（SRON）主导的国家资助联盟（nationally-fundedconsortium）设计和建造的超敏感高分辨率光谱仪。

这个联盟包括25个研究所和13个不同国家的合伙人。德国研究所提供了HIFI的核心部件：包括在德国波恩的马普射电天文学研究所建造的本地振荡器和在科隆大学建造的、具有接近于基本量子极限的敏感性的超导探测器。HIFI将传统的外差混合射频技术（radiofrequency technique of heterodyne-mixing）带入了既定的、级别更高的、被称为远红外光谱范围（Far-Infrared spectral range）的频率环境。另外一个核心部件是光声光谱仪（Acousto Optical Spectrometer；简称AOS），AOS由科隆大学与马普天体物理研究所联合建造。