摘要：地球上的生命与碳元素之间，存在着千丝万缕、不可分割的紧密联系，碳无疑是地球生命的基石。然而，鲜有人深入探究的是，若没有恒星这一宇宙间的“熔炉”，碳元素根本无从诞生。在宇宙诞生的早期阶段，氢和氦占据着主导地位。而诸如碳、氧和铁等几乎所有其他元素，都是在恒星内部极

地球上的生命与碳元素之间，存在着千丝万缕、不可分割的紧密联系，碳无疑是地球生命的基石。然而，鲜有人深入探究的是，若没有恒星这一宇宙间的“熔炉”，碳元素根本无从诞生。在宇宙诞生的早期阶段，氢和氦占据着主导地位。而诸如碳、氧和铁等几乎所有其他元素，都是在恒星内部极端高温与高压的严苛环境下，经过复杂的核反应而成。当恒星步入生命的末期，往往会经历超新星爆发等剧烈过程，在这一过程中，那些在恒星内部历经漫长时间合成的元素，便如同烟花般被抛洒到宇宙空间之中。在星系漫长而又复杂的演化进程里，像地球这样的行星，正是通过不断吸收这些由恒星制造的原子，逐步构建起自身的结构与组成。从地球核心蕴含的铁元素，到包裹地球的大气中的氧元素，再到人类身体中不可或缺的碳元素，无一不是这一宏大宇宙过程的产物。

美国和加拿大的科学家团队发现碳和其他由恒星形成的原子，并非如人们曾经想象的那般，在太空中毫无规律地随意漂泊，被动等待被重新利用。对于像银河系这样至今仍在积极孕育新恒星的充满活力的星系而言，这些原子踏上了一段曲折而又有序的旅程。它们置身于延伸至星系际空间的巨大气流之中，围绕着其诞生的星系周而复始地运转。这种特殊的气流被科学界命名为环星系介质，它宛如一条规模宏大的“传送带”，持续不断地将物质从星系内部推送出去，而后又拉回到星系内部。在星系内部，引力和其他各种物理作用力，将这些物质精心重新组装，从而塑造出形态各异的天体，从行星、卫星，到小行星、彗星，甚至新的恒星。

团队中的重要成员、华盛顿大学博士生萨曼莎・加尔扎，以一种生动形象的方式来描述环星系介质的作用。她指出，可以把环星系介质想象成一个规模庞大、运转有序的火车站。这个“火车站”始终忙碌地将物质送出，又将其拉回。恒星在经历超新星爆发走向死亡的过程中，会将其在生命历程中制造的重元素推出宿主星系，使其进入环星系介质。这些元素在环星系介质中历经各种复杂的过程，最终有可能被重新拉回星系内部，继续参与恒星和行星形成的循环，为宇宙的演化贡献力量。萨曼莎・加尔扎作为12月27日发表在《天体物理学杂志快报》上描述该重大发现论文的第一作者，她的研究成果为科学界理解星系演化提供了全新的、至关重要的视角。

该研究团队的共同作者、华盛顿大学教授兼天文学系主任杰西卡・韦克，同样对这一发现给予了高度评价。她认为，这一发现对于星系演化以及星系形成新恒星时可用碳库的性质，都产生了令人振奋的深远影响。杰西卡・韦克还提到，我们身体中的碳元素，极有可能在星系之外度过了相当漫长的岁月。

回顾2011年，一个科学家团队通过艰苦的研究和探索，首次证实了科学界长久以来的理论推测，即像银河系这样的恒星形成星系，被一种特殊的物质——环星系介质所环绕。而且，这个巨大的、处于循环状态的物质云，包含着富含氧的热气。而此次最新研究，更是在这一基础上取得了重大突破。科学家们发现，恒星形成星系的环星系介质，同样参与着碳等较低温度物质的循环过程。

环星系介质就像是一个巨大无比的储存库，碳和氧等元素在其中得以储存和循环。并且，至少在恒星形成星系中，研究人员认为这些物质随后会重新落回到星系，从而使得循环过程得以持续进行。对在所有星系，包括我们所处的银河系，随着时间的推移，这一循环过程最终都会发生变化。有一种理论认为，环星系介质对循环过程的减缓或者中断，或许能够合理地解释，为什么一个星系的恒星数量会在漫长的时间长河中逐渐减少。如果能够始终维持这种物质的循环，即将物质从星系内部推出，然后再拉回，那么从理论上来说，星系就会拥有足够的物质燃料来维持恒星的持续形成。

在此次意义非凡的研究过程中，研究人员借助哈勃太空望远镜上的宇宙起源光谱仪这一工具，深入探寻环星系介质的奥秘。光谱仪的工作原理是通过精确测量来自九个遥远类星体的光，这些类星体是宇宙中极为明亮的光源，它们的光在传播过程中会受到11个恒星形成星系的环星系介质的影响。通过观察光的变化，研究人员能够获取环星系介质的关键信息。哈勃望远镜传回的读数清晰显示，类星体的部分光被环星系介质中的碳元素吸收，而且吸收的数量相当可观。在某些特定情况下，研究人员甚至检测到碳元素延伸至近40万光年之远，这一距离足足是银河系直径的四倍，这些碳元素进入了广袤的星系际空间。

未来科学家们需要进一步深入量化构成环星系介质的其他元素的全貌，全面了解环星系介质的元素组成，深入比较仍在大量形成恒星的星系与基本停止恒星形成的星系之间，环星系介质成分究竟存在哪些差异。这些深入研究的成果，不仅能够清晰地揭示像银河系这样的星系，何时会逐渐转变为恒星数量稀少的“恒星沙漠”，更能够深入阐释这一转变背后的根本原因。这将为人类深入理解宇宙的演化历程，提供至关重要的线索，帮助我们更加全面、深入地认识宇宙这一宏大而神秘的存在。

来源：科技的纸飞机