作者：《科学新闻》杂志社 (Science News)
出版社：电子工业出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
原子与宇宙试读：
内容简介
电子工业出版社与美国科学与公众协会（The Society for Science & the Public）及其出版的《科学新闻》杂志（Science News）倾力合作，陆续推出《科学新探索》丛书，《原子与宇宙》正是该丛书的第二本书。本书不仅介绍了人类探索广阔的宇宙空间的重要发现，而且拉近镜头关注细节，人类力求通过研究基本粒子和作用力来找出它们所揭示的物质及其存在的本质，并且已经获得了巨大的回报。《原子与宇宙》一书的文章均选自近几年《科学新闻》杂志中尤为精彩、受读者欢迎且值得阅读的文章。《科学新闻》杂志是美国专业、全面、及时的科学新闻来源之一。
序言·PREFACE
据估计，宇宙包含超过一千亿个星系。我们人类只占据了其中一个星系中的一颗恒星周围的一颗行星。然而人类从栖息之地出发，用坚持不懈的努力和精巧独创的设计探索着广阔的宇宙空间。我们用眼睛追踪恒星和行星的运动，在荒漠山巅架起望远镜，捕捉到宇宙中最古老的光——宇宙大爆炸的余辉。迄今为止，已经有12名宇航员在月球上行走过，有数百名的宇航员绕地球轨道运行过。那些人类不能亲身前往的地方，我们也送出了机器人使者——去往火星、彗星以及太阳系的边缘。我们不仅把眼光放向远方，而且还拉近镜头关注细节，研究基本粒子和作用力来找出它们所揭示的物质及其存在的本质。
人类因此获得了巨大的回报。首先，我们现在已经有了一个关于宇宙的动力学本质的清晰图像。大多数宇宙学家认为，宇宙源于一次大爆炸，之后在远远短于1秒的时标内以指数方式膨胀，这段时期被称为暴胀。随后，恒星、星系和行星开始形成。今天的宇宙仍在加速膨胀。这个结论来自于对遥远的超新星（大质量恒星的爆炸）的观测并获得了诺贝尔奖。这样的爆发，连同中子星碰撞和黑洞自旋一起，一次又一次震动着无垠的宇宙，在时空纤网中发送出涟漪。我们自己的太阳系同样也是活跃多变的，如火山活动、间歇泉、小行星的疾行和行星的往复运动等。在这样的环境中，生命竟然可以茁壮成长，这很令人惊奇，然而它确实发生了。
过去的五年（本书的时间范围）并没有某一个单一的发展脉络，但是对其他可能存在生命的世界的搜寻是一个一直在进行的主题。美国航天局的开普勒任务在最开始的四年内发现了超过1000颗系外行星，并且确认了第一颗处于另一颗恒星的宜居带中的地球大小的行星。火星好奇号探测器发现了这颗红色星球曾经拥有大淡水湖的证据，并且在那里第一次闻到了甲烷的味道。而木星的一颗冰质卫星——木卫二似乎具有板块构造活动。这也是一个适合生命生存的有利条件。其他在过去五年内的较大进展包括目前对一颗黑洞最详细的观测和最遥远的超新星的发现。位于瑞士日内瓦附近的大型强子对撞机的物理学家们通过粉碎以接近光速运动的质子，发现了希格斯玻色子，填补了粒子物理学标准模型的最后一个缺口。
但是并不是所有的头条新闻都得到了证实：中微子超光速现象只是因为搭错了线。而探测到的可以用来证实暴胀理论的原初引力波也只是星系尘埃制造出来的海市蜃楼。宇宙如此广袤，错误的起点和退步是不可避免的。而且需要探索的问题如此众多：大部分宇宙是由什么组成的？星系是如何演化的？是否有一种方式可以统一自然界中的各种力？是否还有其他的“地球”？而且它们是否也有自己的宇宙探险家呢？
对宇宙的探索还在稳步进行，许多谜团仍有待揭晓。
美国科学与公众协会（The Society for Science & the Public）介绍
美国科学与公众协会（The Society for Science & the Public）是美国历史悠久的非营利机构之一，致力于鼓励公众参与科学研究和科学教育。美国科学与公众协会成立于1921年，总部设在华盛顿特区，实施会员制。作为倡导公众了解科学、重视科学的前沿阵地，协会始终坚持传播科学在人类进步过程中所起到的重要作用。
美国科学与公众协会以“传播知识、教育公众、启迪智慧”为宗旨，发起了众多备受赞誉的教育类竞赛，比如英特尔少年科学天才奖、英特尔国际科学与工程大奖赛、博通MASTERS®国际中学生科学与工程设计竞赛。此外，协会出版的《科学新闻》杂志（Science News）和《科学新闻（学生版）》杂志（Science News for Students）也屡获大奖。协会拥有近9万订阅会员，网站每年吸引1500万用户，拥有近400万社交媒体粉丝，以及5万名参加过科教竞赛的选手。不仅如此，协会还得到了众多慈善人士、一流公司和基金会以及其他机构的鼎力相助。
如果您想了解美国科学与公众协会的更多信息，请访问其官方网站societyforscience.org，也可以在脸谱网（Facebook）或推特（Twitter）上加关注。
美国《科学新闻》杂志（Science News）介绍
美国《科学新闻》杂志（Science News）由非营利机构美国科学与公众协会（The Society for Science & the Public）出版，出版地为华盛顿特区。纸质版《科学新闻》杂志（Science News）为双周刊，同时开通了每日更新的新闻网站（www.ScienceNews.org）。
纸质版《科学新闻》杂志拥有超过9.3万的付费订阅者，网站年独立访问量高达1200万。此外，《科学新闻》杂志在社交媒体上也十分活跃，拥有220万脸谱网粉丝和150万推特粉丝。《科学新闻》杂志已有94年的历史，一直致力于为公众提供值得信赖的科学信息。1922年，报纸出版人爱德华·W.斯克里普斯（Edward W. Scripps）创办了《科学新闻》杂志，最初名为Science News-letter，这是美国第一份旨在为公众提供客观严谨的科学新闻的出版物。如今，《科学新闻》杂志的使命依然没有改变，始终以“传播育人”为己任，继续将各个科学领域的重要发现传递给公众。《科学新闻》杂志由顶尖的团队撰写、编辑和设计，面向科学爱好者、希望更深了解前沿科学成果的学者，以及时刻关注其他领域发展的科学家。《科学新闻》杂志多年来屡获大奖：● 由美国杂志Folio主办的“埃迪和奥兹奖”（2013，2014，2015）● 华盛顿科学作家协会“新闻摘要奖”（2012，2013，2014，2015）● 威比奖（2014）● 美国物理联合会“科学传播奖”（2013，2014，2015）● 美国环境记者协会“戴维·施托尔贝格功勋奖”（2012）● 美国气象学会“大气及相关科学杰出新闻奖”（2009，2013）● 科维理/美国科学发展协会“儿童科学新闻奖”（2009）I 宇宙的基石：基本粒子Building Blocks of The Universe：Fundamental Particles首次发现四夸克粒子
这个发现将可能揭示原子核是如何组合在一起的。安德鲁·格兰特
第一个由超过三个夸克所组成的一种奇异粒子可能将在实验中合成。夸克是构成原子核的基本粒子。如果这与物理学家的想法相符，这个奇异粒子将为研究组成原子核的作用力和早期的宇宙提供一些线索。
明尼苏达大学的物理学家罗纳德·波林说：“我们已获得了关于这个非常规粒子的足够证据，而且它可能含有四个夸克，这是令人兴奋的结果。”关于这个粒子（命名为Zc（3900））的详细描述，已经发表于2013年6月21日出版的《物理评论快报》上。
自从20世纪60年代起，物理学家已经知道质子和中子与其他几百种粒子一样，都是由夸克组成的。所有的粒子可分为两大类：介子和重子。其中介子由两个夸克组成，重子（包括重子和中子）则含有三个夸克。
在过去的十几年里，许多物理学家包括日本的Belle实验和中国的BESIII实验在内的研究团队一直都没有找到超过三个夸克所组成的粒子。由于物理学家并不能直接观测到夸克，因此探测粒子的内部工作是相当困难的。因而科学家必须依赖于质量、电荷和由撞击粒子产生的衰变产物来寻找非平常的粒子特征属性。这些非平常的特征或许可以由一个奇特的夸克粒子组合来解释。
Belle和BESIII研究团队研究一个叫Y（4260）的奇异粒子时，发现它会衰变为另一个有趣的粒子Zc（3900）。来自BESIII团队的波林说，Zc粒子的质量表明它是一个电中性的介子，由两个夸克组成，分别含有相反的电荷，称为粲夸克和反粲夸克。但令人惊奇的是，Belle和BESIII这两个研究团队都发现Zc（3900）粒子具有一个电荷。
波林说，事实上没有双夸克或三夸克的组合能解释Zc（3900）的质量和电荷。这导致物理学家得出一个令人振奋的结论，它是一个含有四个夸克的粒子：粲夸克和反粲夸克，以及上夸克和反下夸克，这使得其质量非常轻，并含有一个正电荷。纽约锡拉丘兹大学的物理学家托马什·斯克瓦尔尼茨基说，这个粒子的电荷是四夸克状态的绝佳证据。
如果这个四夸克的构建是真的，那么下一个研究的主要问题是要知道这些夸克是如何构建在一起的。斯克瓦尔尼茨基说，Zc（3900）可能是一个四夸克粒子，也有可能是由两个介子耦合而成，就像两个原子那样形成一个分子。
波林说，对这个粒子内部结构的认知将有利于物理学家理解强原子核作用力，因为是它决定夸克如何聚并成为质子、中子和其他物质形式。
另外，物理学家认为就在宇宙大爆炸之后，物质是以一堆夸克和胶子（gluons）组成的热汤的形式存在，这些粒子具有强相互作用力。可能随着宇宙的冷却，这个热汤凝固被称为多种奇异的多夸克组合体，就像当今我们所观测的在分裂之前的Zc（3900）。波林说，随着对所有基本粒子越来越完整的认知以及它们之间的相互作用，我们将更好地理解我们是从何而来，以及我们是如何走到现在。四夸克粒子
四夸克粒子有助于物理学家理解宇宙的第一代物质。安德鲁·格兰特
有些科学家认为，在这个由二夸克粒子和三夸克粒子主导的宇宙中存在着四夸克粒子。2014年，一种奇异粒子的再次发现为这一观点提供了最好的证据。
美国纽约锡拉丘兹大学的物理学家托马什·斯克瓦尔尼茨基说：“通过确认这种粒子的存在，我们自动证明了四夸克态的存在。”
夸克，物质的基本组成成分之一，从来没有单独存在过。它们与一种叫作胶子的粒子束缚在一起。夸克和它的反物质对应体——反夸克，三个聚集成团形成了重子（包括质子和中子），两个聚集成团形成了介子（包括π介子和k介子）。
但是在2003年，物理学家发现了一种奇异的粒子。这种粒子被称为X（3872）。它似乎并不符合前面提到的这两种分类。根据它的质量（38.72亿电子伏特）及它衰变而成的粒子，X（3872）似乎由一个粲夸克，一个反粲夸克和至少两个其他的夸克组成。
自那时起，科学家试图研究这种无意中发现的其他可能的四夸克粒子。一个有争议的例子是Z（4430）。2008年，它的发现引起了轰动，因为与X（3872）不同，它只有一个电荷。因其粲夸克和反粲夸克的电荷相互抵消，而且研究人员已经排除了Z（4430）是一个三夸克粒子的可能性，所以许多物理学家认为Z（4430）肯定也包含了四个夸克。然而，一些人对Z（4430）的存在持怀疑态度。
现在一个实验已经确认了这种粒子的存在，印第安纳大学布卢明顿分校的物理学家马修·谢泼德表示。通过分析这些导致希格斯玻色子发现的亚原子碎片，斯克瓦尔尼茨基和其他大型强子对撞机的科学家筛选了超过25 000个介子衰变过程，最终发现了非常明确的证据，证明存在一种质量为44.3亿电子伏特、带负电的粒子。这一结果于2014年4月7日发表在arXiv.org上。
斯克瓦尔尼茨基和他的同事相信，Z（4430）是一种由四个夸克组成的单粒子。最有可能的组成方式是一个粲夸克、一个反粲夸克、一个下夸克和一个反上夸克。2013年也发现了其他一些四夸克候选体，但是那些粒子却存在诸多问题。例如，一些理论学家认为2013年6月宣布发现的Zc（3900）是一对相互作用的粒子，并非单个粒子。
物理学家希望确定Z（4430）的内部结构：它应该是两个介子的结合，或者一个真正的四夸克粒子，即四个夸克由胶子束缚在一起。“现在有这么多项目在进行中，”谢泼德说，“相信这个问题很快就可以解决了。”
斯克瓦尔尼茨基补充到，即使这些粒子在大自然中不能自由存在，但是在极早期宇宙中它们可能扮演了一个角色。在那时，热的、密集的夸克和胶子冷却并凝聚成了第一代多夸克物质。关于一种新型粒子的证据消失了
大型强子对撞机的数据没有发现新型粒子的踪迹。安德鲁·格兰特
物理学家认为从亚原子碎片中可能合成了一种新型粒子。然而，产生希格斯玻色子的对撞机给出的一个新的数据分析使得物理学家的希望破灭了。“我们了解到，在希格斯粒子中没有明显隐藏着哥斯拉粒子。”加州大学的理论物理学家蒂姆·泰特说，“现在我们必须寻找这个新粒子的更微妙的迹象。”发现希格斯粒子之外的粒子可以帮助物理学家理解宇宙神秘的组成成分，例如暗物质。
2012年7月，对日内瓦附近的大型强子碰撞机（LHC）进行研究的物理学家宣布发现了希格斯玻色子。希格斯粒子是在那些被粒子物理标准模型预言的粒子中发现的最后一个粒子。
在质子碰撞碎片中发现了希格斯粒子的两个大型强子碰撞机CMS和ATLAS，没有直接观测到粒子。但是他们分析了希格斯粒子衰变时产生的碎片。希格斯粒子可以以多种方式衰变；一种情况是，希格斯粒子转变成一个顶夸克或者一个W玻色子，这两种粒子都会立即分解成两个可以长期存在且可以被观测到的光子。
在多种可以证明希格斯粒子存在的其衰变的产物中，光子是唯一一种数量比标准模型预计的生成量更多的粒子。这个有趣的光子过剩现象表明，一个希格斯粒子可以衰变成第三种未知的粒子，这种粒子会分解成更多的光子。“我们都希望是这样。”多伦多大学的粒子物理学家、同时也是ATLAS实验小组中一员的皮埃尔·萨瓦尔表示。泰特估计，至少有100个研究人员对这种可以生成更多光子的粒子提出了构想。
但是2013年CMS更新了数据，这种光子过剩现象消失了。而且在2014年8月29日发布在arXiv.org网站上的一项研究中，ATLAS的物理学家宣布在他们的数据中光子过剩现象也消失了。“我们没有得到存在一种新型粒子的强烈的暗示。”萨瓦尔表示。
虽然泰特承认，如果光子过剩现象得到支持，那么大家将会十分兴奋，但是他强调未来还会有大量机会。许多假定新型粒子和力的理论预测在LHC的数据和标准模型之间只有细微的偏差，在得到更多数据之前，这个影响太小而可以被忽略掉。
更多的数据正在研究当中。2013年2月，因更新设备，LHC被关闭了。但是它会在2015年春天继续工作。改进的对撞机将会使质子以更高的能量撞击在一起，这可能会产生第一代LHC无法获得的更重的粒子。另外，碰撞会更加频繁，可以提供更多的数据帮助物理学家从噪声中分离出信号。“为了找到新型粒子，我们会竭尽所能。”泰特说。图片权利和来源（IMAGE CREDIT）：ATLAS experiment © 2014 CERN
除希格斯玻色子之外，ATLAS探测器没有发现科学家一直以来怀疑的一种新粒子的踪迹。这幅图为2007年重建期间所拍摄的照片。质子的半径重新修正为更小值
令人惊叹的测量方法将会产生新的物理学。安德鲁·格兰特
微小的尺寸（10-18米）只有在物理学领域中会引起重大的影响。有一种新的测量方法发现质子比在以前的实验中的测量值大约小了4％。这一研究发表在2013年1月25日出版的《科学》杂志上，有一些物理学家认为，这个质子半径实验结果的差异可能会导致发现新的粒子或新的相互作用力。
美国威廉和玛丽大学（位于弗吉尼亚州威廉斯堡）的理论物理学家卡尔·卡尔森（他并没有参与这项研究）说：“戳破一个你不能解释的小效应也许正是揭示一个大的物理学分支的方法。并且这是一个特别有趣的案例。”
多年来，物理学家已经运用了两种间接的方法来测定质子大小。他们用电子束来撞击质子，并测量飞行的粒子所偏离的距离。另一种方法，物理学家研究氢原子中的电子活动。他们对原子发射一道激光，这样单电子能够跃迁到一个更高并且不稳定的能级上；当电子返回到低能级状态时，它将释放辐射，其中辐射的频率取决于质子的大小。这两种方法都得出质子有一个大约为0.88飞米（即千万亿分之一米=1毫微微米）的半径。
这种间接测量方式从未被质疑过，直到2010年当奥尔多·安托尼尼和他的团队在苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）发展出了一套新的技术来探测质子的大小。他们同样使用氢原子，但是他们改用μ介子来代替电子。μ介子粒子与电子相似，但是质量是电子的200倍。μ介子增加的重量提高了它们与质子的相互作用力，并使它们的活动更依赖于质子的大小。在测量由μ介子能级迁移所产生的X射线之后，安托尼尼团队在《自然》杂志上发表了一篇文章，文中提出质子的半径是0.84飞米，大约比以前估计的少4％。
现在这个团队用μ介子氢原子进行了复查，检测来自两个能级跃迁的X射线频率。这两种辐射导致同样的结论，即质子半径变小了。新的研究排除了系统误差的可能性，并增加了40％的测量精度。
卡尔森认为物理学家在μ介子实验或是电子实验中可能忽视了某种误差。这个案例中的研究正在寻找每个实验的细节，希望获得一致的质子尺寸的结果。
然而卡尔森情不自禁地认为这不是在尺寸测量中的人工误差，而有可能是一种新的物理学。根据物理学的标准模型，电子和μ介子应该只是在质量上不同。但是理论物理学家正在探索一种能与μ介子相互作用的未知粒子存在的可能性。卡尔森说：“这一定会引起物理学界的巨大变化。”
在接下来的两三年里，物理学家希望通过另一种独立的测量方法来测定质子大小。阿贡国家实验室（Argonne National Laboratory）的物理学家约翰·阿林顿正在开发一种用于撞击质子的μ介子束。如果这个实验结果与μ氢实验的结果相近，那么正如阿林顿所说的那样，新物理学开始发挥作用了。光子可以选择迂回的传播路径
双缝实验可以探测光的迂回路径。安德鲁·格兰特
光有时候更喜欢选择风景优美的路线。现在，一个经典实验中出现的新转折可以追踪光子漫游的路径了。在2014年9月19日出版的《物理评论快报》中，研究人员提出了一项实验，会让光在打到位于开有两个狭缝的障碍物后面的屏幕上之前，倾向于选择迂回的路径。
经典的双缝干涉实验执行起来很简单，只需要一个持续发光的光源，例如一支激光笔，一个屏幕以及一个有着两条平行狭缝的板就可以了。照亮狭缝，然后屏幕上就会出现明暗相间的条纹。这种条纹图案说明光以波的形式传播，在狭缝之后发生了干涉现象。图片权利和来源（IMAGE CREDIT）：© 2014 by the American Physical Society
迂回一项新研究确定了选择迂回路线穿过三条狭缝的光（如图中紫色光子所示）的数量。物理学家习惯上只计算穿过一条狭缝的光子（绿色光子所示）。
然而，当光的强度太弱——单个的粒子或者光子陆续穿过狭缝打在屏幕上时，明暗相间的条纹模式同样仍会逐渐显现出来，即使粒子之间看似不会相互影响。这个结果说明了量子物理的基本奥秘之一。
拉曼研究所的物理学家乌尔巴斯·辛哈（Urbasi Sinha）表示，双缝干涉实验中存在一些错误的观念。物理学家通常假定条纹模式只取决于光线穿过狭缝A还是狭缝B。但是量子力学却允许光子选择其他的路径，特别是在一个有着三个狭缝的装置中。在最终击中屏幕之前，光可能会穿过一个狭缝，然后从第二个狭缝出来，随后又迂回穿过第三个狭缝。
辛哈和他的同事发现，在三缝实验中使用可见光，采取迂回路径的光子约占干涉条纹强度的百万分之一——因贡献太小了而不能直接测量。但是研究人员可以通过调整实验，使用波长比可见光波长更长的微波光子来提高所占比例。根据计算，随着狭缝相对更宽更延展，迂回的光子变得可以探测，大约为总强度的千分之一。
新墨西哥大学的物理学家霍华德·巴纳姆说：“这是一个很酷的估算。”星际尘埃粒子
星尘号捕获到的粒子可能会说明行星的诞生。克里斯托弗·克罗克特
美国航天局的星尘号宇宙飞船所捕获到的尘埃的微观颗粒似乎来自星际空间。这些易碎的微粒，可能是首次直接捕获到的来自太阳系之外的尘粒，它们有助于研究人员理解形成地球和它的兄弟姐妹及其他恒星周围的行星的基础材料。
在经过多年收集尘埃以及多年数以千计的人分析这个探测器收集到的尘埃后，我们最终得到了这个样本——只有七颗微粒。星尘团队的成员、加州大学的行星科学家安德鲁·韦斯特法尔说：“任何正常人都会问：为什么花费这么多年来研究星际尘埃？”他解释道：“这关乎我们的起源，与形成太阳、行星及我们的材料有关。”
星尘号宇宙飞船于1999年发射升空，目的是收集星际尘埃，即充满在整个星际空间中的煤灰似的颗粒，以及彗星的碎片。2006年，这个探测器途经地球，将它收集到的样本抛掷在了美国犹他州上的一个沙漠中。图片权利和来源（IMAGE CREDIT）：Zack Gainsforth
用X射线爆破一颗由星尘任务收集到的粒子生成了一种衍射图样，如这幅伪色图像所示。这种图样显示了粒子的内部结构。
八年后，经过筛选这些颗粒，行星科学家认为他们最终确认了某几颗粒子为来自太阳系之外的信使。韦斯特法尔的团队在2014年8月15日出版的《科学》杂志上发表了他们的研究结果，没有任何一种描述可以囊括所有这七颗粒子。其中一些是硅酸盐矿物颗粒；其他的则含有橄榄石和尖晶石晶体，在空间经过数百年的风化后似乎已经被打磨平滑了。为了收集样本，星尘号在它的舱门外垂挂了一个形状和尺寸与网球拍差不多的网。132个气凝胶块塞满了整个网，采集器使用的是硅基固体材料，多孔结构的硅基泡沫旨在捕捉到高速尘粒且不会损坏它们。
韦斯特法尔和他的团队用一个强大的显微镜拍摄了气凝胶和这个网的铝质框架照片。然后，超过3万名志愿者仔细研究了显微镜拍摄到的图片，寻找任何击中这个网的东西留下的轨迹和撞击形成的坑。大多数人没有找到任何有趣的东西。但是最终还是找到了96个粒子候选体，研究人员测量了这些嵌入在气凝胶和飞溅在框架上的材料的组成和结构。大多数粒子是星尘号自身所携带的粒子，只有七个似乎来自太空。
韦斯特法尔和他的同事认为，根据星尘号宇宙飞船的定向，这七颗粒子可能起源于星际空间。气凝胶块指向一个已知的来自蛇夫座星座的尘埃粒子流。而气凝胶块中的这些粒子的轨迹与这个尘埃粒子流的方向一致。
这些颗粒所含的氧的同位素，与太阳系内部物质中所含的那些相类似。但是普林斯顿大学的天体物理学家布鲁斯·德雷恩表示，这并不能排除这些粒子来自一个星际尘埃源的可能性。他认为，自太阳和行星形成以来的46亿年中，环绕太阳系的气体和尘埃可能没有改变太多。图片权利和来源（IMAGE CREDIT）：NASA，JSC，D. Frank
一颗尘埃粒子（图中圆圈所示），直径约1微米，嵌入在星尘宇宙飞船的气凝胶中。它的轨迹被红色矩形标注出来了。
德雷恩说，这七颗粒子象征着我们第一次有机会可以直接检测正在穿过太阳系的碎片。其他研究人员之前也曾发现了嵌入在陨石中的疑似星际微粒。但是，他警告道，这些颗粒有着不同寻常的化学成分，可能不是典型外来尘埃的代表。
其中几颗微粒的特性，例如硅酸盐的存在，与天文学家由太阳系外的尘埃云的观测推断出来的相匹配。但是这些尘埃也具有三两个令人惊奇的地方。例如，最大的颗粒的速度低于预期，这表明或者这些微粒与太阳风存在某种程度的相互作用，或者它们实际起源于太阳系之内。
韦斯特法尔说他的团队只生成了约半数星尘号气凝胶块的显微镜图像。除了寻找更多的尘埃颗粒，研究人员计划弄清楚如何从这七个已知的颗粒中提取更多的信息来弄清它们的起源。
他说：“我们必须超级仔细。”只有如此少量的颗粒，研究人员想方设法地避免破坏任何一个。美国航天局没有计划一个后续的项目，所以在很长一段时间内，这七颗粒子可能会是仅有的来自太阳系之外的尘埃颗粒样本。神出鬼没的太阳中微子
探测揭示了更多关于太阳供能的反应。亚历山大·维特兹
作为一项技术壮举，物理学家发现了长期以来一直在寻找的来自太阳的低能量中微子。这个发现证实了在核聚变循环过程中助燃恒星的两个可能初始步骤中的一个，普林斯顿大学的物理学家克里斯蒂亚诺·加比维亚蒂如是说。克里斯蒂亚诺是发现这个壮举的团队中的一员，他们将这个发现发表在2012年2月2日出版的《物理评论快报》上。
新发现的粒子是在两个质子和一个电子相互作用形成氘的过程中产生的。氘属于一种重氢，是太阳核聚变过程的“养料”。太阳上大约每400个氘原子中就有一个是在“质子-电子-质子”反应过程（pep）中产生的。
科学家可以通过研究热核反应中生成的粒子来探测太阳的内部运作，尤其是大量穿过地球但是却几乎不与物质发生相互作用的中微子。
2007年，一项被叫作Borexino的合作项目开启。这个项目的内容是试图找到这些神出鬼没的太阳中微子。该实验在意大利格兰萨索国家实验室中进行。格兰萨索国家实验室位于一座山体中，可以排除其他粒子的干扰。Borexino探测器包含一个装满液体的巨大的桶，当中微子与之相互作用时会激起微小的闪光。
科学家知道他们可以从更为普遍和高能的“质子-质子”反应过程（pp）中发现太阳中微子，但是却没有想到能够探测到“质子-电子-质子”反应过程（pep）中产生的中微子。普林斯顿大学的弗兰克·卡拉普赖斯说：“我们知道这是可能的，但是有着巨大的障碍。”
例如，即使探测器埋于山中，一些宇宙射线还是可以设法穿过山体进入实验室并产生放射性元素碳-11。它也会在预期的pep中微子的能量范围内激发探测器。但是有一些方法可以在分析中移除碳-11，这使得Borexino实验项目的科学家可以过滤出不想要的信号。一旦去除了背景干扰，科学家可以在预期的约140万电子伏特能量中发现pep中微子的蛛丝马迹。每天每100吨探测器液体大约会出现三个这样微小的闪光。
Borexino项目的技术成就已经帮助了其他实验室，比如那些寻找其他中微子事件甚至是暗物质的实验室。中微子的母粒子设定速度限制
超光速现象违背守恒定律。德温·鲍威尔
物理学家已经找到了另一个质疑最近关于中微子超光速现象的报道的证据。这种高速粒子的存在不仅会“搞砸”爱因斯坦狭义相对论，还会威胁动量守恒定律。
2011年9月，OPERA实验报道了他们孵化的中微子的超光速现象。从日内瓦附近的欧洲核子研究中心实验室到意大利格兰萨索国家实验室，全程730千米的旅程，这些中微子提前60纳秒到达了目的地。为了解释这个现象，两个研究小组分别检查了该中微子的母粒子。他们均发现这些被叫作介子的粒子，不太可能有足够的能量达到像OPERA实验给出的那么高的超过光速的速度。
中国科学院高能物理所的粒子天体物理学家毕效军说：“对于超光速中微子，我们给出了一个明确的限制。”他在2011年12月9日出版的《物理评论快报》上报告了他的团队的调查结果。
如果中微子速度可以超过光速，那么随着它们能量的提升，它们的质量也应该增加。所以，根据它们不稳定的母粒子介子的能量，这些中微子应该有速度上限。
在欧洲核子研究中心制造而成的、用于OPERA实验的介子，它们的平均能量是它们中微子后代的能量的3.5倍。圣路易斯华盛顿大学的物理学家拉曼斯·考希克和他的同事所给出的中微子的速度上限低于OPERA测量到的速度。这一结果于2011年12月16日发表在《物理评论快报》上。毕效军认为，OPERA实验中极高能的中微子甚至会让这个速度上限变得更低。
根据考希克（Cowsik）项目团队的计算，想要达到OPERA实验测量到的令人难以置信的速度，介子的能量需要比它们的中微子后代的能量大20倍。然而，如果能量这么高的话，介子的寿命将会延长6倍。这已经被OPERA实验的测量和其他的实验排除掉了，不可能成立。
根据考希克和其他研究人员的观点，这些问题和矛盾表明，目前人类所理解的物理定律是正确的。但是物理学家仍将会留意其他中微子实验，以检验OPERA的实验结果。研究人员认为，或许是受到了某种未知错误来源的影响，OPERA实验才得到了这样的结果。仪器问题导致了中微子超光速现象
超光速现象归咎于线路。德温·鲍威尔
有问题的线路被提出来是引起欧洲物理实验室所孵化的粒子出现超光速现象的罪魁祸首。
2011年9月，参与意大利OPERA实验的科学家公布了他们的发现：质量近乎为零的中微子，从日内瓦附近的欧洲核子研究中心实验室旅行至意大利格兰萨索国家实验室，全程730千米的旅程，它们的速度超过了光速，提前60纳秒就到达了目的地。这明显违背了爱因斯坦狭义相对论，立马引来很多理论家的质疑，并且给出为什么中微子速度不可能那么快的原因。
2011年11月，在实验第二次运行期间，中微子又一次提前60纳秒到达目的地。
2012年2月23日，OPERA实验团队宣布导致中微子超光速现象可能的原因：用于转播卫星GPS信号来保持实验的时钟同步的电缆连接有问题，这可能使得每个粒子的旅行看起来比实际上用时稍短些。
另一个意大利的实验ICARUS，同样也测量了来自欧洲核子研究中心的中微子的旅行所用的时间。2012年3月16日，他们小组宣布粒子速度没有超过光速，引发了对OPERA实验结果进一步的怀疑。“我们应该对实验过程更谨慎，现在我们有点尴尬了。”卢卡·斯坦科说。他是意大利国家核物理研究所的一名物理学家，同时也是OPERA项目的一员。空间中微子并非只有一个单一来源
很多高能粒子可能来自于银河系之外。安德鲁·格兰特
2014年4月7日，研究人员宣称，来自可观测宇宙边缘的高能中微子正在从四面八方攻击地球。这一结论依据于冰立方中微子望远镜的数据。冰立方实验室是南极附近一个巨大的地下实验室，它在2013年首次捕捉到太阳系外高能中微子。“这是非常重要的一步。”芝加哥大学的天体物理学家基思·贝克托尔说。“冰立方中微子打开了进入非常遥远且高能的宇宙的一扇窗。”
中微子不像其他亚原子粒子，因为它们是电中性的，很少与物质发生相互作用，所以可以提供这一窗口。通过探测这些粒子，并且绘制出它们的运动方向，“冰立方”的科学家想要确定中微子的源：恒星诞生的星系，超大质量黑洞或者可能一些未知的剧烈活动的天体。这些源可以加速中微子和其他亚原子粒子，使其能量远远超过任何人造机器可以达到的能量。图片权利和来源（IMAGE CREDIT）：Sven Lidstrom，IceCube/NSF
三年的时间，“冰立方”的传感器伸展到南极表面之下2.5千米深处，已经探测到中微子及其他粒子与原子碰撞时产生的微弱的闪光。2013年，“冰立方”的研究人员确认了28个来自各个方向的高能中微子，几乎可以肯定它们来自太阳系之外。自那以后，研究人员又发现了九个高能中微子，其中包含迄今为止所发现的最高能的中微子。
为了补充完善这个艰难的搜索，威斯康星大学麦迪逊分校的物理学家克里斯托弗·韦弗投掷出了一个更广的网，以期发现更大数量的略微低能的中微子。这个方法依赖于选择从北半球的天空落下而后通过地球内部到达“冰立方”的粒子。只有中微子可以穿过地球致密的地壳和核心。
韦弗对他的搜索进行了限制，使望远镜在某一个特定的能量（约100万亿电子伏特）进行观测。这样的话，空间中微子的数量不会被大气中生成的中微子所淹没。（“冰立方”的传感器无法区分这两种中微子。）
韦弗共捕捉到约35 000个中微子，其中至少有一些来自太阳系之外。他追踪了这些中微子的运动方向，发现它们并没有在天空某个特定的部分出现成团现象。这也证实了之前的分析，并且表明地球上呼啸而过的中微子来自四面八方。“其中大多数很可能来自银河系之外，”威斯康星大学的另一名天体物理学家南森·怀特霍恩说，“它们很可能来自宇宙的边缘。”锂平台之谜
实验支持大爆炸元素生成理论。安德鲁·格兰特
一个地下实验模拟了宇宙大爆炸刚刚发生之后形成宇宙中最混杂的元素锂的条件。实验结果支持主流理论，同时强化了科学家称之为锂问题的理论，即根据理论计算该元素在138亿年前应该生成的量与在古老恒星中观测到的含量之间所存在的差异。
科学家相信宇宙中所有的锂，以及大多数氦和氘（重氢），形成于大爆炸之后的几分钟，当时膨胀的宇宙足够冷却，质子和中子可以结合形成轻量级的原子核。这种描述原初元素生成的理论被称为大爆炸核合成理论。该理论成功地预测了氘和氦的丰度，这与天文学家在古老恒星中观测到的含量一致。
然而这个理论却没能成功地预测目前宇宙中锂元素的含量。古老恒星中锂-7（由三个质子和四个中子构成）的含量为理论预测的1/4～1/2，而锂-6（由三个质子和三个中子构成）的含量则超过预期值的1000倍。
在针对这种差异进行彻底解释之前，科学家希望确保他们在关于早期宇宙中锂形成占比的理论是正确的。所以米兰大学的核物理学家亚历山德拉·古列尔梅蒂和他的同事开始在实验室中重建宇宙中锂-6的形成过程。
该实验在位于意大利中部格兰萨索山之下的地下核天体物理实验室（LUNA）进行。研究人员向一个氘靶发射了一束氦原子核。与早期类似的实验所选取的地点不同，LUNA受厚约1.4千米的岩石庇护，可以免遭地面之上粒子的影响。核天体物理实验室还可以探测相当于十亿摄氏度左右的能量，而大爆炸核合成期间元素形成时的温度很可能约为十亿摄氏度。
该实验生成的锂-6与理论预测的近乎等量，并且远远低于在古老恒星中观测到的含量，研究人员在2014年7月21日出版的《物理评论快报》上发表的一篇文章中报告了该研究成果。“这是一个非常美丽的测量。”伊利诺伊大学的天体物理学家布莱恩·菲尔茨表示。将其与核天体物理实验室和其他实验室中关于锂-7的类似的发现结合，得到的结果支持宇宙大爆炸核合成理论。
这一发现也意味着，锂问题的解决方案并不会很简单。菲尔茨表示，科学家必须找到空间中锂含量测量结果中的错误，或者想出一些可以解释这种差异的早期宇宙中发生的独特的过程的理论。
菲尔茨和他的同事正在探索构成宇宙大部分质量的未知物质——暗物质对锂元素的生成造成干扰的可能性。“早期宇宙中有很多可以引入这种差异的途径。”他说。锂谜团将更深
黑洞可能会使一个难题变得更困难。纳迪亚·德雷克
宇宙缺乏锂元素，一项新研究不但没有解决这个所谓的“锂问题”，反而让它变得更加复杂。
发表在2012年7月13日出版的《物理评论快报》上的一项工作表明，一些小型黑洞可以作为锂工厂。但问题在于，观测到的锂元素水平太低以致于不能和这样的生产相协调，而且比描述大爆炸后原初化学元素形成机制的强有力的理论所预测的还要低得多。“这使锂问题变得更糟糕，”伊利诺伊大学的天体物理学家布莱恩·菲尔德说，“但是它可能指向更多大爆炸中发生的独特过程。”
锂元素，同氢元素和氦元素一起，是产生于大爆炸之后那段炙热且活跃时期的少数元素之一。但不同于氢元素和氦元素，观测到的锂元素水平比大爆炸物理学所预测的低三到四倍。
因此科学家正在寻找锂元素被破坏的潜在根源。
但是瑞典斯德哥尔摩大学的物理学家法比奥·约科提出了相反的观点：以平均约五倍重太阳质量的相对较小的黑洞形式存在的潜在锂工厂。随着其中一些黑洞吸收伴星的物质，被吸入的物质形成涡旋式的环。约科计算发现，环中物质最终以超过100亿摄氏度的高温点燃核聚变反应并合成锂元素。
根据约科的计算，即使银河系中很小一部分黑洞以这种形式吞噬物质，这个过程产生的锂元素的量也将与大爆炸过程产生的量相当。
尽管很诱人，但这项研究仍不是最终定论，瑞典乌普萨拉大学的安德里亚斯·科恩说：“我们仍缺乏一致的理论。”锂元素缺失问题延伸到银河系之外克里斯托弗·克罗克特
银河系中恒星的锂元素含量不像预测的那么多。现在对遥远恒星的观测结果证实锂元素缺失问题并不是只有我们银河系才有。锂元素缺失问题使天文学家很挫败，因为这可能需要重新考虑恒星的行为或者早期宇宙中的情况。在大爆炸之后的三分钟里，宇宙主要生成了氢和氦以及少量的锂。对早期宇宙中氢和氦的观测与理论预测相一致。但是在年老恒星的大气中的锂只有理论预测值的三分之一。直到现在，大多数锂元素的测量都针对的是在银河系中诞生的恒星。为了扩大搜寻范围，意大利博洛尼亚大学的阿莱西奥·穆恰雷利和他的同事将智利的甚大望远镜指向了约9万光年远的M54星团。发表在2014年10月21日出版的《皇家天主学会月报》上的观测结果表明，M54中恒星的锂元素含量与银河系中恒星的一样，说明锂元素问题是普遍存在的。在中子星的碎片中检测到金元素
观测表明碰撞产生了重金属元素。埃林·韦曼
死亡的恒星成了非常好的炼金师。
由哈勃空间望远镜所拍摄的照片表明金元素可能来自于中子星的剧烈碰撞，与此同时，也产生了铅、铂、铀等其他重金属元素。
这次星际碰撞是由美国航天局雨燕卫星在2013年6月3日观测到的，它探测到一个距离地球39亿光年远的伽马射线冲击波。天体物理学家认为它是一个由两颗中子星碰撞所产生的0.2秒能量脉冲波，在大质量恒星爆发后，剩下了高密度富中子的内核。
哈佛-史密松天体物理中心（位于美国麻省）的科学家埃多·贝尔热说，在探测到脉冲波九天后，由哈勃望远镜拍摄的照片表明该爆炸产生的重元素的含量约为太阳质量的1％，其中包括几倍于月球质量的金元素。他还假定了这种碰撞所产生的金元素的总量，并且假设这类碰撞所发生的频率约为每1万到10万年一次，那么这样的碰撞将足以生成宇宙中全部的金元素。图片权利和来源（IMAGE CREDIT）：Dana Berry/Skyworks Digital，Inc.
新的观测表明中子星碰撞（图为艺术想象的中子星碰撞）可能是金和其他重金属的来源
贝尔热的研究团队于2013年6月17日将这个发现上传到arXiv.org网站上。
在20世纪70年代，詹姆斯·拉蒂默（James Lattimer，现就职于纽约州大学石溪分校）和他的同事们提出了中子星碰撞能制造重元素的概念。在那个时期，中子星的观测很少，而且计算机的运算速度也很缓慢。拉蒂默说：“模型计算是相当粗糙的，我认为研究者并不太认同模型计算的结果。”
然而，大多数天体物理学家认为，比铁重的元素不是通过恒星内部的核聚变反应产生，而是来自于大质量恒星碰撞产生的超新星爆发。贝尔热说，但是计算机模拟还是花费了非常多的时间才证明了这个过程的可能性。
尽管拉蒂默说这次的发现基本上符合中子星理论，但他并不排除其他解释的可能性。哈勃望远镜照片上所显示的红外辐射爆发被贝尔热团队认为是重金属放射性元素衰变所释放的辐射特征。但是拉蒂默说，贝尔热团队还不能排除这些红外辐射是否来自于伽马射线的爆发本身。就地取材构建生命
在恒星附近，复杂的有机化学物可能很常见。纳迪亚·德雷克
虽然生命是一次复杂的“酿造”过程，但是它的一些组成成分也可以从地球的“后院”获取，并不需要从更遥远的星际空间“进口”。
在一项新的研究中，科学家表明复杂的有机分子，如组成蛋白质的氨基酸和形成核酸的环形基等，生长在处于“婴儿时期”的太阳系中的结满冰的尘埃颗粒上。高能紫外光子便可以引起吸附在颗粒冰冻外壳上的化学元素的重新排列。
如果形成这些有机成分如此容易，那么系外行星系统可能同样生长于这样一个肥沃的有机牧场。“任何有冰和高能紫外辐射的地方都在进行着这个过程，而且在宇宙中同时满足这两个条件的地方很常见。”亚利桑那州立大学的行星科学家但丁·劳蕾塔如是说。
2012年3月29日，这个新的研究刊登在《科学》杂志上。研究人员模拟了年轻的太阳星云——在太阳周围的一个由气体和尘埃混合而成的旋涡盘，一直到大约45亿年前行星开始形成时为止。这个团队跟踪了5000个尘埃颗粒在这100万年间的活动。这5000个尘埃颗粒都携带着有机分子，覆盖着由水、二氧化碳、甲醇和氨等混合物组成的冰。“我们想确切知道在什么条件下那些冰粒子会被看到，”研究合作者、芝加哥大学的行星科学家弗雷德·切希拉说，“这是一个不稳定的环境，每一个粒子都遵循着它们自己的路径。”
处于旋涡盘平面之上的颗粒遇到稍高的温度和高能紫外光子时，冰层中简单的元素会被催化转变成更复杂的分子。在这种类型的反应中，光子打破化学键，建立高活性、准备重组的物质。该研究的合作者斯科特·桑福德称之为“不快乐的自由基和离子”。在高温使得冰蒸发后，那些元素可以找到同伴，形成新的分子。
即使生成这些重组的分子相对容易，科学家也无法真正预测将会形成哪种分子，因为这里发生的化学反应并不遵循我们熟悉的规则。美国航天局埃姆斯研究中心的天体物理学家桑福德说：“这有点像是在说，‘我将给你10种乐高积木，随意堆成你想要的组合’。”“但是在早期太阳星云里有足够多的光子撞击足够多的尘埃颗粒，很难避免以这种方式形成复杂的分子。”切希拉说。
天体生物学家已经确定这样的分子在生命起源故事中扮演着某种角色，而且有大量证据证明它们可以在太空中存活。另外，科学家对陨石进行分解时也发现了氨基酸和碱基。
在实验室中，研究人员已经展示了这样的化合物是如何形成的。通过在寒冷的真空环境下将有机冰附着在微粒表面，然后对其进行辐照，研究团队制造了一批分子，其中包括一个可以自发组成细胞膜的分子，美国航天局戈达徳太空飞行中心的天体生物学家贾森·德沃金如是说。图片权利和来源（IMAGE CREDIT）：NASA，JPL-Caltech，R. Hurt/SSC and Caltech
新的模拟显示，环绕着年轻恒星NGC 1333-IRAS 4B的尘埃盘（如图所示）可能包含形成于冰颗粒上的复杂有机分子。这样的分子可以为很多行星提供构建生命的原始材料。
负载着有机物的冰颗粒在年轻太阳的周围盘旋，最终会聚集成群。形成的团块会发展成彗星和小行星，最终通过碰撞等形式将这些分子移送到地球上。德沃金认为已经可以确定地球之外的化合物是通过这种方式转移的。目前尚不清楚有多少太空旅行者对地球上的有机化合物有贡献，但是它们传递的方式必定是很方便的。桑福德说：“如果你想要建立乐高城堡，那么让乐高积木从高空散落随意组合也不是一个坏主意。”
向地球上投掷石头并非传递有机物的唯一方式。卡内基科学研究所的地球化学家乔治·科迪说：“为了理解氨基酸是如何出现在这个星球上的，我从未觉得在地球之外找到一个氨基酸的源是必要的。但是像切希拉和桑福德提出的那样，太阳星云中大量受辐照的冰质颗粒是一个诱人的天然仓库。”
科学家仍在考虑地球上的物质是否帮助提供了有机物。尽管任何复杂的分子都需要在行星剧烈的增长痉挛中努力存活下来，但是似乎岩浆海洋和极端的温度中都有它的痕迹。地球之外的和本土上发生的一些过程可能都发挥了作用。切希拉说：“这些有机物在行星形成时会被纳入行星，或者在行星形成之后被传递到行星上。这在太空生物学方面将会很有趣。”
科学家应该很快就会对小行星上的一系列分子有更好的想法。2016年，美国航天局将会向小行星1999 RQ36发射OSIRI-REx宇宙飞船，从它的表面上刮取一些样本，于2023年带回地球。这将会提供关于早期太阳系的一些可能的线索。“对于解读太阳系的历史，任何有机分子都是很有趣的，”这个项目的首席研究员劳蕾塔说，“但是对于追踪生命的起源，我们真正关注的是有机分子构建的基础材料。”
附近成长的生命“乐高积木”暗示着在其他行星系统中也很有可能存在这种有机牧场。德沃金说：“于化学而言，这似乎很普遍。”背景材料
这些年，科学家从陨石中已经获取了许多不同类型的复杂的有机分子。1970年，科学家在坠落于澳大利亚境内的默奇森陨石中发现了构成蛋白质的氨基酸。2011年8月，研究人员在坠落于南极洲的陨石中发现了构成核酸的环形基。一些陨石中包含在地球生物学中很罕见的分子，这强烈暗示着这些分子起源于地球之外。但是这些分子是在哪里如何制成的却不清楚。早期的理论指出，形成太阳系的大分子云中的合成物暗示着生命成分是从更遥远的宇宙空间传输过来的。但是现在看来，这些分子也可以很容易在地球的“后院”甚至是整个宇宙中类似的行星环境中生成。宇宙中复杂的分子是如何形成的
在低温下量子效应会神奇地加速化学反应。安德鲁·格兰特
一个新的研究发现，在星际空间黑暗冰冷的真空中漂浮着的分子能够利用量子力学进行反应并产生许多复杂的化学物。研究者解释说，这个反应利用了量子物理学的一个奇特性生成了宇宙中许多复杂的有机分子，包括一些生命起源的必要物质。
天文学家很早就知道恒星生产了各种化学元素，但是直到最近研究者才发现在宇宙空间中有复杂的有机分子悬浮在气体和尘埃云的周围。这些化合物的构成包括酒精、糖，甚至还有焦油的某种成分，所有的这一切都很难解释清楚，因为宇宙中的分子很少发生相互碰撞。
2012年，天文学家在一个气体云中发现了一个叫作含甲氧基的分子，即CH3O。当羟基（OH）和甲醇（CH3OH）相互反应时，含甲氧基的分子才会形成。然而这种反应的发生所需要的能量要比宇宙空间本身所含有的能量大得多，而且宇宙中温度仅略高于绝对零度。
尽管还没具体地去研究这个不可思议的反应，但是英国利兹大学的德韦恩·赫德和他的团队已经开始探索羟基和其他分子的反应。在这个实验反应中，研究者把两种反应物一同放置在低温容器中。他们惊讶地发现，在零下210摄氏度的反应速度是室温下反应速度的50倍，尽管冰冻状态下的分子具有很少量的能量参与反应。
赫德团队在2013年6月30日出版的《自然化学》杂志上发表的文章中解释说，他们所发现的这一现象叫作“量子隧穿”。通常情况下，一个化学反应会发生只有当反应分子有足够的能量去冲破一个界限，这个界限即我们所谓的能垒，就像是一座山。但是量子力学在其中会产生一个奇怪的结果，即分子能够在没有足够能量时，也能偶尔绕开这个能垒。“一个粒子能穿过大山的底部，几乎仿佛那里根本就没有障碍。”弗吉尼亚大学的天体化学家埃里克·赫布斯特说。
赫布斯特和他的同事发现：在低温下“量子隧道”的可能性有所提高，这是因为慢速运动的羟基和甲醇分子在相互碰撞时是粘在一起的，并不是相互之间弹来弹去。这些临时的连接为“量子隧穿”化学反应能垒提供了更多的可能性，同时也加快了反应速度。赫布斯特估计大约有1/10羟基-甲醇在空间碰撞时能产生含甲氧基的分子，如果没有“量子隧穿效应”的帮助，碰撞而产生含甲氧基分子的比例将会骤减至1/107。
其他星际间的分子要归功于量子力学效应的存在。美国伊利诺伊州阿贡国家实验室的理论化学家Stephen Klippenstein说。他又继续提到：“人们必然会发现其他类似的反应，这并不是独一无二的案例。”恒星诞生时喷发大量分子阿什利·耶格尔
某些分子从年轻恒星中喷发的速度和能量比以往想象的要高得多。当一个年轻的恒星形成时，它所喷发出来的物质的速度达每小时一百万千米。当这些物质与周围的气体和尘埃云发生碰撞时，这个空间区域将会发光。对于发光的赫罗（Herbig-Haro）星云HH 46/47（如左图）的观测表明一氧化碳分子在星云中的速度比以往测量的结果快5倍，HH 46/47星云位于距地球1400光年的南天船帆星座（Vela）。新观测数据的技术结果表明分子的速度达每小时14.4万千米，该研究发表于2013年8月14日出版的《天体物理期刊》。越高的分子喷发速度意味着一氧化碳分子喷出的更高的能量和动量。这些变量最终会影响到年轻恒星形成的环境，也可能影响恒星的大小。科学家通过智利的阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）和新技术天文望远镜拍摄到这些照片。图片权利和来源（IMAGE CREDIT）：ALMA/ESO，NAOJ，NRAO，J. Arce，Bo Reipurth气体云中发现了有分支结构的分子
气体云分子和蛋白质的基础材料一样有分支结构。贝丝·莫尔
银河系中心附近的一个冷的气体尘埃云或许可以创造生命所需的分子成分。
通过搜寻人马座B2云，研究人员发现星际空间中第一个有分支结构的有机化学物：异丙基氰化物。它的分支结构类似于许多构成生命的基础成分——氨基酸中的分支结构。该发现发表于2014年9月26日出版的《科学》杂志上，揭示了生命所需的化合物可能在它们来到地球和其他行星之前就已经在恒星之间生成了。
这一发现证实了从陨石中收集到的证据。科学家已经在陨石中发现了超过80种氨基酸。尽管这些分子“货物”聚集在那些太空岩石上，但是其中一些分子也可能仅仅只是乘客，而它们形成于气体尘埃云中。
使用射电望远镜，研究人员可以记录频率，用于识别化学物质。科学家已经在恒星之间弥散的物质中发现约180个分子。其中很多是在人马座B2发现的。人马座B2距离地球约26 000光年，它包含着致密的恒星形成区。但是发现的分子中大多数不是简单的直原子链就是环状结构。2003年，研究人员宣称发现了最简单的氨基酸——甘氨酸，但是该发现还存在争议。图片权利和来源（IMAGE CREDIT）：M. Koerber/University of Cologne
在异丙基氰化物中，一个碳原子连接了其他三个碳原子（暗灰色的大球）。
在新的研究中，研究人员使用阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵（ALMA）的强大的望远镜网络解析了来自空间的信号。ALMA包含66个位于智利安第斯山脉的射电望远镜。尽管在2012年阿诺·贝洛什与其同事搜索人马座B2时，ALMA仅有20个射电望远镜启动并运行，但是天文台得到的数据依然具有足够高的分辨率，可以用来检测异丙基氰化物的信号。
马克斯普朗克射电天文研究所的天文学家贝洛什表示，这一新发现仍然不是生命所需的分子的直接证据。但是这可以证明，在星际空间中必要的分支结构是可以形成的。弗吉尼亚大学的天体化学家埃里克·赫伯斯特参与了这项研究，他也同意这个说法。他说：“这预示着氨基酸的存在。”氰化物标志着复杂的化学
在年轻恒星周围的盘里发现了生物分子的前体。克里斯托弗·克罗克特
根据毒理学的报告，苹果的种子里有氰化物。然而，现在在环绕着一颗年轻恒星的行星“温床”里也发现了氰化物。在行星形成盘里发现了化合物，说明在我们太阳附近的小行星和彗星里发生的有机化合物的酿造，在其他恒星系统里应该也是很常见的。
氰化氢、乙腈和丙炔腈混合而成的蒸气围绕在位于御夫座、距离我们460光年远的恒星MWC480的周围。哈佛-史密松天体物理中心的天体物理学家卡琳·奥伯格和她的同事在2015年4月9日出版的《自然》杂志上发表了他们的研究成果：这些分子，可能是生命所需物质的前身，它们的丰度与我们在邻近的彗星中发现的类似。“存在的问题之一就是我们的太阳系有多独特。”奥伯格说。现在我们知道，在其他恒星的周围，行星也是很常见的，下一步就是
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]