天文学家利用詹姆斯·韦伯太空望远镜，在邻近星系一颗年轻恒星周围的冰层中发现了一批复杂有机分子，其中包括在银河系外首次探测到的乙酸。这些分子发现于大麦哲伦星云，形成于类似于早期宇宙的恶劣、贫金属环境中，这表明生命的化学前体可能比此前想象的更早存在，且存在于更多样化的环境中。
研究团队利用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）上的中红外仪器（MIRI），在我们最近的邻居星系——大麦哲伦星云中识别出了五种碳基化合物。这项由马里兰大学和美国国家航空航天局（NASA）科学家玛尔塔·塞维洛领导的研究于2025年10月20日发表在《天体物理学杂志通讯》上。
在地外冰层中探测生命的化学成分
塞维洛的团队在围绕年轻原恒星的冰层中发现了五种复杂有机分子。这些分子包括甲醇和乙醇（均为醇类）、甲酸甲酯和乙醛（地球上的工业化学品）以及乙酸（醋的主要成分）。其中，乙酸是首次在太空冰层中被明确观测到，而其他几种——乙醇、甲酸甲酯和乙醛——则是首次在银河系外的冰层中被探测到。
该团队还发现了羟乙醛的迹象，这是一种与RNA形成有关的糖类相关分子，不过需要进一步分析来确认。
JWST的敏锐视野为宇宙化学开启新窗口
“这完全归功于JWST卓越的灵敏度结合高角分辨率，使我们能够探测到与如此遥远的原恒星周围冰层相关的微弱光谱特征，”塞维洛说，“JWST的光谱分辨率足够高，可以进行可靠的识别。”
在韦伯望远镜之前，甲醇是唯一在原恒星周围冰层中被确认存在的复杂有机分子——甚至是在我们银河系内部。据塞维洛介绍，新数据的非凡精度使她的团队能够从单一光谱中提取前所未有的信息量。
严酷星系作为生命起源的实验室
这项发现之所以引人注目，是因为分子被发现的位置。大麦哲伦星云距离地球约16万光年，是研究在类似早期宇宙条件下恒星如何形成的理想环境。这个小星系的重元素（原子序数大于氦的元素）含量只有我们太阳系的大约三分之一到二分之一，并且承受着强烈得多的紫外线辐射。
“这种低金属丰度环境，意味着比氢和氦重的元素丰度较低，非常有趣，因为它类似于较早宇宙时期的星系，”塞维洛解释说，“我们在大麦哲伦星云学到的知识，可以应用于理解宇宙年轻时这些更遥远的星系。严酷的条件告诉我们，在碳、氮和氧等可用于化学反应的重元素少得多的原始环境中，复杂的有机化学是如何发生的。”
复杂分子如何在宇宙尘埃上形成
来自荷兰莱顿大学的研究合著者威尔·罗查指出，复杂有机分子既可以在气相中形成，也可以在覆盖星际尘埃颗粒的冰层中形成。一旦形成，这些冰层随后可以将分子释放回气体中。甲醇和甲酸甲酯此前已在大麦哲伦星云的气相中被观测到，但这首次证明了此类分子也在固态冰中形成。
“我们在冰层中探测到复杂有机分子支持了这些结果，”罗查说，“在大麦哲伦星云冰层中探测到复杂有机分子提供了证据，表明这些反应可以在比太阳邻域严酷得多的环境中有效地产生它们。”
生命成分可能在宇宙早期就已形成
这些复杂分子存在于类似早期宇宙的低金属丰度环境中，表明生命的构建模块可能比科学家曾经认为的开始形成得更早——且在更广泛的条件下形成。
虽然这一发现并不能证明别处存在生命，但它表明有机化合物可以在行星形成过程中存续下来，并可能被整合到年轻的行星中，从而创造出生命有朝一日可能出现的条件。
拓展对宇宙化学的探索
塞维洛和她的合作者计划通过观测大麦哲伦星云和小麦哲伦星云中更多的原恒星来扩展他们的工作，以探索这些分子的分布有多广泛。
“目前我们在大麦哲伦星云只有一个源，在银河系的冰层中探测到这些复杂有机分子的源也只有四个。我们需要来自两者的更大样本，以确认我们初步结果显示的这两个星系之间复杂有机分子丰度的差异，”塞维洛说，“但随着这一发现，我们在理解宇宙中复杂化学如何出现以及为研究生命起源开辟新可能性方面取得了重大进展。”