詹姆斯·韦伯望远镜在宇宙诞生之初发现了碳，挑战了我们对生命何时出现的理解

詹姆斯·韦伯太空望远镜在大爆炸后仅 3.5 亿年的星系中发现了碳。一项新的研究认为，这可能意味着生命也开始得更早。

詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST) 在宇宙诞生之初发现了生命的关键组成部分，颠覆了我们对第一个星系的了解。

这一发现——在大爆炸后仅3.5亿年出现在一个遥远而致密的星系中的碳云——标志着宇宙中最早探测到氢以外的元素。研究结果已被接受发表在《天文学与天体物理学》杂志上，预印本版本可以在 arXiv 上找到。 

“早期的研究表明，碳开始大量形成的时间相对较晚，大约在大爆炸之后 10 亿年，”该研究的合著者、卡夫里宇宙学研究所的实验天体物理学教授罗伯托·麦奥利诺 (Roberto Maiolino) 说。剑桥大学在一份声明中表示。 “但我们发现碳的形成要早得多——它甚至可能是最古老的金属。”

天文学家将比氢和氦重的元素归类为金属。这是因为，除了氢和微量的锂之外，这些元素都是在恒星的炽热熔炉中锻造出来的，并通过称为超新星的恒星爆炸分布在整个宇宙中。 

这种重元素产生和播种的过程曾经被认为需要许多恒星的寿命才能获得足够重的元素来形成行星。但新发现挑战了这种先入之见。

“我们很惊讶地在宇宙这么早的时候就看到了碳，因为人们认为最早的恒星产生的氧气比碳多得多，”麦奥利诺说。 “我们原以为碳的富集要晚得多，通过完全不同的过程，但它出现得这么早的事实告诉我们，第一批恒星的运作方式可能非常不同。”

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为了做出这一发现，天文学家使用 JWST 观测了一个名为 GS-z12 的古老星系。使用望远镜的近红外光谱仪，研究人员将这种早期的光分解成一系列颜色，从中他们可以读取早期星系的化学指纹。

他们在这个比银河系质量小10万倍的遥远星系中发现了微量的氧和氖，并混合了强烈的碳信号。 

研究人员表示，碳在宇宙生命早期是如何形成的尚不清楚，尽管这可能是由于恒星坍缩时能量比最初想象的要少。由于碳会在恒星的外壳中形成，这可能使它能够比预期更早地逃逸并在早期宇宙中播种，而不是被吸入由坍缩恒星形成的黑洞内。 

“这些观察结果告诉我们，碳可以在早期宇宙中迅速富集，”主要作者、卡夫里宇宙学研究所的天体物理学家Francesco D'Eugenio在声明中说。 “正如我们所知，碳是生命的基础，因此生命在宇宙中进化的时间不一定要晚得多。也许生命出现得更早——尽管如果宇宙其他地方存在生命，它的进化可能会与宇宙中的其他地方非常不同。”在地球上也是如此。”