宇宙尘埃是太空中复杂有机分子形成的先决条件吗？
星系天体物理
2025-09-17 v1 化学物理
摘要
在寒冷、致密的天体物理环境中，尘埃颗粒与分子冰混合在一起。这些尘埃/冰混合物中的化学过程由分子和自由基的扩散与反应决定。然而，对天体物理学上相关的自由基和分子在宇宙尘埃颗粒表面和孔隙中的扩散，以及由此扩散引发的表面反应的研究，在很大程度上仍是未探索的领域。本文展示了对两种分子物种CO2和NH3的固态反应的研究结果，这两种分子被一层多孔硅酸盐颗粒聚集体（宇宙尘埃的类似物）隔开。实验表明，尘埃层的存在是纯热CO2 + 2NH3反应得以进行的必要条件，该反应导致氨基甲酸铵（NH4+NH2COO-）的形成，这是一种含有生命起源前相关复杂有机部分的离子固体，最近在原行星盘中已被探测到。这一结果说明了：（i）分子在宇宙尘埃上/内的有效扩散，（ii）表面催化在宇宙尘埃天体化学中的作用被低估了，以及（iii）在温暖的宇宙环境（如原恒星包层和原行星盘）中，尘埃促进的化学过程可能非常高效。
引用
@article{arxiv.2509.12967,
title = {Cosmic dust as a prerequisite for the formation of complex organic molecules in space?},
author = {Alexey Potapov and Kilian Pollok and Falko Langenhorst and Martin McCoustra and Robin T. Garrod},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.12967},
year = {2025}
}
备注
Accepted for publication in The Astrophysical Journal