科学家可能终于发现了宇宙中缺失的硫元素

包括密西西比大学天体化学家瑞安·福滕贝里（Ryan Fortenberry）、夏威夷大学马诺阿分校化学教授拉尔夫·凯泽（Ralf Kaiser）以及佐治亚州立大学计算化学家萨默尔·戈泽姆（Samer Gozem）在内的国际研究团队，在期刊《自然·通讯》上发表了他们的研究成果。

"硫化氢无处不在：它是燃煤电厂的产物，影响酸雨形成，改变海洋酸碱度，并且会从火山喷发中释放出来，" 福滕贝里说。"如果我们能更好地理解硫的化学性质及其潜力，那么由此产生的技术商业化只能建立在基础知识的根基之上。"

硫是宇宙中第十大最丰富的元素，被认为是行星、恒星和生命至关重要的化学元素。多年来，太空中分子硫的缺失一直是个谜团。

"观测到的致密分子云中硫的含量——与预测的气相丰度相比——低了三个数量级，" 凯泽说。

答案或许存在于星际冰中。

在太空的寒冷区域，硫可以形成两种截然不同的稳定构型：八硫冠（octasulfur crowns），即由八个硫原子排列成环状冠状结构的分子；以及多硫烷（polysulfanes），即通过氢键连接的硫原子链。这些分子可以在覆盖冰层的尘埃颗粒上形成，将硫锁定在固态形式中。

"例如，如果你使用詹姆斯·韦伯太空望远镜，你可以在特定波长处获得氧、碳、氮等元素的特定信号特征，" 福滕贝里说。"但当你对硫进行同样的观测时，结果就对不上号了，我们不知道为什么没有足够的分子硫。"

"这项研究揭示的是，那些我们已经知道的最常见的硫形态，很可能就是硫隐藏之处。"

凯泽和福滕贝里的研究表明，这些富含硫的分子可能在星际空间的冰冷区域大量存在，这为天文学家解决硫之谜提供了一条潜在的路线图。

"像本研究这样对星际条件的实验室模拟，发现了可能在星际冰上形成的含硫分子的潜在库存，" 凯泽说。"天文学家随后可以利用这些结果，在恒星形成区域中，一旦这些多硫烷分子升华进入气相，就可以通过射电望远镜在星际介质中寻找它们。"

硫之所以如此难以被发现，是因为它形成的键总是在不断变化，从环形结构到链状结构，再到各种其他的形态。

"它从不保持相同的形状，" 福滕贝里说。"它有点像病毒——随着移动而不断变化。"

研究人员的工作确定了天文学家可以在宇宙中搜寻的可能稳定构型。

"我热爱天体化学的原因在于，它迫使你提出艰深的问题，接着又迫使你找到创造性的解决方案，" 福滕贝里说。"而这些艰深的问题和创造性的解决方案，可能会带来意义重大、意想不到的积极影响。"