科学家利用詹姆斯·韦布空间望远镜更好地理解太阳系的起源

科学家利用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）分析了被称为海王星外天体（TNOs）的遥远星体，发现了含量不一的甲醇痕迹。这些发现有助于科学家更准确地对不同TNO进行分类，并理解宇宙中可能与太阳系形成及生命起源相关的复杂化学反应。

这项近期发表在《天文学报快报》上的研究成果揭示了具有表面甲醇冰的两类不同TNO：一类表面甲醇含量贫化但地下存在大型储层；另一类（距离太阳最远）整体甲醇信号较弱。研究指出，数十亿年的宇宙辐射可能是造成第一类TNO甲醇分布差异的原因，同时也对第二类TNO的微弱信号特征提出了新问题。

追溯时空的起源

TNO对理解太阳系起源至关重要，它们是原始行星盘（即环绕年轻恒星如太阳的气体和尘埃盘）保存极为完好的残余物，能让科学家深入窥探远古时期。

现任西班牙奥维耶多大学教授的诺埃米·皮尼拉-阿隆索（UCF物理系研究教授）作为共同负责人参与了这项研究。该研究隶属于UCF主导的"海王星外天体表面成分探测计划"（DiSCo），团队成员包括UCF佛罗里达太空研究所（FSI）副教授安娜·卡罗琳娜·德索萨-费利西亚诺。

皮尼拉-阿隆索表示，该研究有助于拼合太阳系化学演化史，并为系外行星研究提供洞见——在系外行星领域，甲醇和甲烷对大气层形成起着关键作用，并暗示着潜在宜居世界的环境条件。

皮尼拉-阿隆索指出："在彗星和遥远TNO上发现的甲醇（一种简单醇类）表明，它可能是太阳系早期甚至星际空间遗传的原始成分。但甲醇不仅是远古残留物，在辐射作用下它会转化为新化合物，如同揭示这些冰封世界数十亿年演化历程的化学时间胶囊。"

她强调，甲醇冰是可能形成糖类等有机分子的关键前体，其在TNO中的发现为更多研究铺平了道路。

皮尼拉-阿隆索表示，这些光谱差异表明并非所有TNO都源自相同的分子成分。相反，其组成反映了它们的起源（形成地点与方式）以及随时间发生的演变。

"最令我兴奋的是意识到这些差异与甲醇的行为相关——这种关键成分长期以来在地面观测的TNO中难以捕捉，"她解释道，"我们的发现表明，TNO表面的甲醇正因辐射作用而分解，但在免受辐射的地下区域仍保持较高丰度。"

皮尼拉-阿隆索与德索萨-费利西亚诺等UCF FSI研究人员合作，通过将实验室数据与建模相结合，更好地阐释了甲醇的行为特征。

德索萨-费利西亚诺通过复现科学家观测到的部分光谱特征，使研究成果更直观可视化，从而为研究数据提供了数学支持。

"最令人惊讶的发现来自甲醇的特殊行为，"德索萨-费利西亚诺表示，"实验室数据显示，其在短波段的特征信号与长波段的基础信号存在差异。"

德索萨-费利西亚诺曾参与利用JWST开展的早期DiSCo研究项目，对双星体及其他遥远TNO进行了表征分析。

"DiSCo主论文阐述了三大类TNO的主要特征，"她说明道，"本文则详细探讨了其中被称为'悬崖群'的光谱族群——该名称源于其反射率在约3.3微米后不再增加的光谱特性。"

德索萨-费利西亚诺指出，悬崖群TNO不仅是太阳系的时间胶囊，更包含了自形成以来基本保持原位的冷经典TNO。

"该族群成为理解外太阳系的关键因素之一，在于它囊括了所有冷经典TNO，"她强调，"冷经典TNO是唯一可能自太阳系形成至今始终驻留在原始位置的动力学族群。"