天体生物学与外展杂志

抽象的

有机颜料在宇宙中普遍存在的热力学解释

卡罗·米歇尔安和亚历山大·西蒙诺夫

有确凿的证据表明宇宙中存在大量有机物质，特别是芳香族化合物。这些分子可以在地球和火星表面、较大行星的大气层及其许多卫星、小行星、彗星、陨石、红巨星大气层、星际星云和星系的螺旋臂中找到。这些环境中的许多环境预计都是低温低压的，这意味着这些复杂分子形成的吉布斯自由能应该是正的和大的，这表明它们的存在只能归因于非平衡热力学过程。在本文中，我们首先回顾宇宙中这些分子丰富存在的证据，然后描述如何从非平衡热力学框架内解释这些分子的普遍性，因为这些色素分子具有催化特性，可以消散邻近恒星的紫外线和可见光发射光谱的光子，从而产生更大的局部熵。这些有机颜料的最大吸收波长与相应的恒星光子环境之间的关系为确定在给定恒星附近最有可能存在哪些芳香族化合物提供了指导，这一假设可以在地球上得到验证。有人认为，至少一些重子暗物质可能与这些分子有关，这些分子在极红外波段发射，发射线多但弱，因此迄今为止无法探测到。这些有机分子普遍存在的热力学解释也与整个宇宙中生命的可能性有关，无论是我们已知的还是我们可能不知道的。