模擬深空化學過程：天文化學家揭示多環芳香烴轉化為富勒烯的可能機制

一個由科羅拉多大學波德分校（University of Colorado Boulder）專家組成的國際研究團隊，近期進行了一系列開創性的實驗室模擬，旨在重現深太空中發生的化學反應。他們的研究成果已發表於《美國化學會期刊》（Journal of the American Chemical Society），為富勒烯（Fullerenes），例如廣泛存在於星際介質中的巴克明斯特富勒烯（Buckminsterfullerene, C60），提供了令人信服的形成機制解釋。這項研究的核心假設是：宇宙輻射扮演了催化劑的角色，促使多環芳香烴（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, PAHs）轉變為這些獨特的球形碳分子。

這種化學轉化被視為宇宙化學演化中至關重要的一步，因為它促進了複雜有機化合物的出現，而這些化合物是後續恆星和行星系統形成所必需的基礎物質。為了在實驗室中複製近似的宇宙環境，研究人員選擇了兩種較小的多環芳香烴分子——蒽（anthracene）和菲（phenanthrene），並對它們施以電子束轟擊。在這一過程中，分子經歷了氫原子脫落和劇烈的結構重組，促使碳原子開始形成六角形和五角形的配置。

實驗室模擬出乎意料的結果顯示，含有五邊形結構的分子，極有可能就是連接多環芳香烴與穩定富勒烯之間的「缺失環節」。這些發現對於天體物理學具有巨大的意義，因為它們提出了一種在宇宙空間中形成富勒烯的、可能普遍存在的機制。透過這種方式生成的富勒烯，可以利用現代觀測儀器進行探測，其中包括功能強大的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope）。

識別出這些複雜分子，使科學界能夠更深入地理解構成恆星乃至整個行星系統形成的化學過程。此研究將焦點從先前假設的高能過程（例如超新星爆發）轉移到宇宙輻射誘導的漸進式過程。因此，理解這條轉化途徑不僅解釋了C60在宇宙中廣泛存在的原因，也拓寬了我們對於簡單元素如何演化出宇宙中生命先決條件的認知。