数十年来，科学家们始终困惑于宇宙中硫元素为何如此稀缺——尽管它是宇宙中含量最丰富的元素之一且对生命至关重要。最新研究表明，缺失的硫可能被封存于冰尘颗粒之中，形成冠状环和氢键链等特殊分子结构。这些隐藏形态使硫元素难以被望远镜探测，这解释了为何其存在量长期被低估。研究人员认为，他们或许正在逐步接近解开这个萦绕天文学界多年的谜题。
一个国际研究团队，包括密西西比大学的天体化学家Ryan Fortenberry、夏威夷大学马诺阿分校的化学教授Ralf Kaiser和乔治亚州立大学的计算化学家Samer Gozem，在期刊自然通讯上发表了他们的研究。
"硫化氢无处不在：它是燃煤电厂的产物，影响酸雨，改变海洋的pH值，并从火山喷发出来，" Fortenberry说。"如果我们能更好地理解硫化学能做什么，由此产生的技术商业化只能建立在基础知识的基础上才能实现。"
硫是宇宙中第10丰富的元素，被认为是行星、恒星和生命的关键化学元素。太空中分子硫的缺乏多年来一直是个谜。
"在稠密分子云中观测到的硫量比预测的气相丰度低了三个数量级，" Kaiser说。
答案可能在于星际冰。
在太空的寒冷区域，硫可以形成两种不同的稳定构型：八硫冠（octasulfur crowns），即由八个硫原子组成的环状冠结构，和多硫烷（polysulfanes），即以氢键结合的硫原子链。这些分子可以在冰冷的尘埃颗粒上形成，将硫锁定为固体形式。
"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、氮等的特定信号，" Fortenberry说。"但当你为硫做同样的事时，它就失衡了，我们不知道为什么没有足够的分子硫。
"这项工作表明，我们已经知道的最常见的硫形式可能就是硫躲藏的地方。"
Kaiser和Fortenberry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丰富存在，为天文学家提供了解决硫之谜的潜在路线图。
"像这项研究这样的星际条件实验室模拟发现了可以在星际冰上形成的含硫分子的可能库存，" Kaiser说。"天文学家然后可以利用这些结果，通过射电望远镜在星际介质中寻找这些多硫烷分子，一旦它们在恒星形成区域升华到气相。"
硫之所以难以被发现，是因为它形成的键总是在变化，从冠结构到链结构以及各种其他形式。
"它从不保持相同的形状，" Fortenberry说。"它有点像病毒——随着它的移动，它会变化。"
研究人员的工作确定了天文学家可以在宇宙中搜索的可能稳定构型。
"我热爱天体化学的一点是，它迫使你提出棘手的问题，然后迫使你想出创造性的解决方案，" Fortenberry说。"而这些棘手的问题和创造性的解决方案可能产生重大的、意想不到的积极后果。"