最近，中外科学家在距离地球5.6亿光年的“马卡延231”星系共同发现了氧气。据报道，这是人类第一次在银河系外发现氧气，这是迄今为止在太阳系外发现的最多的氧气。最近，研究结果发表在《天体物理学》杂志上。
这个惊人的发现吸引了很多关注。什么是“马卡里安231”星系？天文学家是如何在“马卡里安231”中发现氧气的？这一发现是否意味着在银河系之外找到了适合生命存在的环境？
氧原子从撕裂的水冰中逃逸
马卡延231位于大熊座，距离地球约5.6亿光年，是布拉坎天文台在1969年紫外线辐射调查项目中发现的一个星系。“马卡里安231”属于西弗特星系，这是一种中心有明亮恒星物体的螺旋星系。在“马卡延231”星系中，气体围绕一个超大质量黑洞旋转，变得非常热，发出明亮的光。
2015年，天文学家推测“马卡延231”的中心可能是一个二元黑洞，两个超大质量黑洞以极快的速度相互旋转。“马卡里安231”包含人类已知的最近的类星体。此外，因为银河系的核心非常活跃，它内部产生的连续脉冲驱动分子快速向外流动(类似于分子云中的水释放氧气的过程)。据报道，这是天文学家在“马卡延231”星系寻找氧气的一个重要原因。
宇宙中的氧含量仅次于氢和氦。此前，天文学家认为分子氧在恒星之间的空间无处不在，但没有证据表明银河系外有氧。天文学家解释说，星际空间缺氧是由于尘埃粒子上的氧原子和水分子冻结，导致氧被“锁住”。
当然，这并不意味着我们不可能探测到氧气。天文学家说，在恒星的摇篮中，新生恒星的撞击可以撕裂尘埃中的水冰，释放氧原子，最终形成氧分子。此前，天文学家已经在银河系的猎户座星云和蛇夫座星云中探测到了氧气。
科学家计算出猎户座星云和蛇夫座星云的氧气含量远低于这次在大熊座发现的氧气含量。在猎户座星云中，氧的含量只有氢的百万分之一。在“马卡延231”中，氧的比例是猎户座星云的100倍。天文学家推测，“马卡延231”经历了比猎户座星云更强的氧气形成过程。
射电望远镜捕捉弱氧分子信号
天文学家如何探测氧存在信号？
王军志是上述研究论文的第一作者，也是中国科学院上海天文台的研究员，他说目前观察银河系内外遥远地方是否有氧气的方法是依靠射电望远镜来寻找“氧气留下的指纹”。天文学家解释说，因为氧在宇宙中发出特定频率的光谱，地球上的射电望远镜可以捕捉这些信号来识别氧分子的存在。据媒体报道，研究小组使用西班牙和法国的射电望远镜观察“马卡里安231”。最后，他们捕捉到了2.52毫米波长的辐射，这是氧气存在的标志。
为了进一步证明这确实是氧气发出的射线，研究人员比较了许多发出相似波长的分子。最后，人们发现，除了氧以外，附近的空间里从来没有出现过其他分子。“因此，我们基本上可以说，这是人类第一次在银河系外发现氧气。”王军志说。
专家称这一发现取决于射电望远镜技术的不断进步。“氧气的信号非常微弱。自20世纪80年代以来，许多研究团队都尝试过，最终空手而归。在过去的20年里，随着天文探测和其他技术的进步以及新望远镜设备的完成，我们终于可以探测到那些我们“看不见”的微弱信号。同时，我们还通过详细的分析选择了‘马卡延231’星系，并最终成功地探测到了氧气。”王军志解释道。
王军志说，在一定红移的前提下，由于多普勒效应，星系外氧气发出的信号可以穿透地球大气层，然后被大型地面望远镜设备探测到。
李殊，最新的研究合作伙伴和FAST首席科学家，说:“寻找星际分子，尤其是氧，这对于天体生物学和星际物质进化至关重要，是射电天文学的一个重要前沿。”
氧气的发现并不意味着生命迹象的发现。
在人们的想象中，外星生命和人类一样，需要水和氧气、宜人的气候和温度以及稳定的地理环境来生存。因此，每当科学家发现宇宙中某个地方的环境条件与人类生存的条件相对应时，人们就会猜测并期待这个地方是否有外星生命。但是结果往往适得其反。
天文学家说，在地球之外的物质光谱中发现了氧气、水和其他条件的迹象，不可能肯定地说生命一定存在于它们的环境中。这些“标记”是看不见的，不一定有生命的可能。因为生命本身非常复杂，对于适合生命存在的条件没有绝对的标准。
专家说找到氧气并不意味着找到一个适合生物的环境。在探测到氧气的星际空间中，由于温度、密度等非常低，很难有生物。
美国华盛顿州立大学的天体生物学家舒尔茨·马库什(Schultz Markush)指出:“在地球上，我们对不同生物的生理功能的研究只是表面现象，目前已知的信息令人惊讶。可以想象，宇宙中其他星球上可能存在的生命形式会更加令人震惊。只有在发现了外星生命和另一个生物圈之后，我们才能检验这些推测。”
那么，在银河系外发现氧气的意义是什么？
王军志说这一发现的价值主要在天文意义上。对“马卡延231”中氧的观测可以成为横向研究星云中恒星、黑洞和其他天体变化的工具，特别是星系中心超大质量黑洞对主星系的反馈。氧气是宇宙星际空间中物质进化中非常重要的分子。在银河系外发现氧有助于进一步加深对宇宙中物质组成的理解，并挑战相关理论，如星际介质中氧的形成和消耗。
“这项研究是科学家第一次在银河系外发现氧，但是为什么星际空间的氧含量普遍比预期的低得多仍然是个谜。”李殊坦率地说。
天文学家说大量的探测表明银河系中氧的比例相对较低。我们还没有完全了解它的形成和消耗机制，我们需要继续跟进与天体化学模型有关的研究。对宇宙中氧气的探测可以帮助天文学家加深对宇宙的理解，从而揭示宇宙中更多的奥秘。
