提到宇宙，你第一時間會聯想到什麼？黑暗、廣袤、星光璀璨、銀河浩瀚......我們對宇宙的認識多是視覺上的。但有沒有想過，宇宙是什麼味道的呢？它是不是也有自己獨特的氣味，每一顆星球，每一個星系，味道是不是都各不相同呢？在地球上，我們通過鼻子的嗅覺分辨氣味，而氣味源於化學分子與嗅覺受體的相互作用。那麼在真空的宇宙中，該如何感知和探索氣味呢？

直接詢問宇航員是一種方法，當宇航員進行太空行走時，太空中的微小化學物質和分子會附著在他們的宇航服、頭盔和工具表面。當他們返回空間站並重新進入有空氣的環境時，這些附著的物質會與艙內的空氣發生化學反應，釋放出獨特的氣味。美國宇航員唐納德·佩蒂特形容太空的氣味為“甜美的金屬味”，聯想到電弧焊接時的煙霧。而德國宇航員亞歷山大·格斯特表示，太空聞起來像“核桃和摩托車剎車片的混合味道”。 阿波羅11號的巴茲·奧爾德林則將其比作“燒焦的木炭”。宇航員們的描述各不相同，而且在太空中他們帶著厚厚的氧氣罩，如果想更直接地的瞭解宇宙的味道，我們或許可以通過科學手段對宇宙氣味展開探索——光譜分析。

天文光譜是解讀宇宙奧秘的重要工具。利用光譜儀將來自遙遠星雲或恆星的光分解成不同波長的光譜，每種分子吸收或發射的光波長度各不相同，所以在光譜中留下的標誌便能夠表明該分子的存在。譜線數據包含了豐富的資訊，每條光譜線都對應著某種特定的元素或分子，分析這些譜線的強度和形狀，就可以從中可以提取天體的化學組成、亮度、溫度、空間分佈等關鍵參數。這些數據描繪了天體的內部構造和演化歷程，在分析天文光譜數據的過程中，逐步發現了許多奇異的天體及其現象，而本文介紹的宇宙香氣正是依賴這種技術。

光譜的起源可以追溯到1666年，牛頓用稜鏡將白光分解為七色光譜，奠定了光譜學的基礎。隨著科學技術發展，天文學家逐步開發出更先進的儀器和方法，從低解析度的早期光譜記錄發展到現代高精度光譜觀測。在此過程中，反射式望遠鏡、消色差折射望遠鏡、折反射望遠鏡等光學儀器不斷演進，都在為光譜觀測技術提供支撐。

圖 一顆恆星的光譜示例圖

第一，光譜技術的應用只是單純地分析光的組成，但在19世紀初，光柵的發明讓科學家能夠精確地測量光的波長。1814年，夫琅和費在太陽光譜中發現了數百條黑色的吸收線，這些線條成為了天體化學分析的起點。

圖 夫琅和費記錄的太陽光譜中的暗線

這條探索之路因德國物理學家基爾霍夫的貢獻而大大延伸。1859年，他首次通過光譜對比確認了太陽大氣中鈉元素的存在。這種發現足以令人欣喜，這代表著太陽和地球有著相同的化學成分。也就是說人類第一次從科學角度理解了宇宙同源的概念，於是開啟了通過光譜分析恆星和星雲的物質構成的時代。恆星的光譜中包含的不僅僅是吸收線。早期的觀測中，科學家發現了某些星雲發射的光譜中含有異常亮的發射線。這些發射線的波長與實驗室中任何已知元素的譜線都不匹配，似乎來自一種未知物質。直到20世紀30年代，科學家才解開這一謎團：這些發射線來自二次電離的氧離子，只有在極低密度和特殊的輻射環境下才會出現。但這也代表著另一個科學突破：通過分析光譜，可以進一步的揭示星際空間的物理條件和化學環境。發射線的研究表明星雲不僅僅是簡單的氣體雲團，它們是動態變化的化學實驗室，孕育著複雜的物理過程。這些過程包括氣體的電離、再組合、分子形成和能量的傳遞。光譜分析讓科學家能夠探測這些星際雲的溫度、密度和輻射場強度，每一條譜線都在講述一個關於宇宙結構與演變的故事，從星雲如何凝聚成恆星，到恆星死亡時噴射物質，形成新的星際雲。這些發現進一步證實宇宙的化學和動力學是相互交織的。

回到本文的主題，那麼通過分析天文光譜，宇宙應該是什麼味道呢。這就要從人馬座B2星雲說起。Sgr B2是宇宙分子觀測研究中的經典案例，它是位於銀河系中心附近的大型分子雲，距離地球約390光年，體積巨大，且充滿了豐富的化學元素和分子。在1975年，德國馬克斯·普朗克射電天文研究所的科學家利用波恩100米射電望遠鏡觀測Sgr B2時，首次發現了甲醇（CH₃OH）和甲酸（HCOOH）等複雜有機分子的存在。而真正令人矚目的突破發生在2009年，科學家利用歐洲南方天文臺的阿塔卡瑪大型毫米波/亞毫米波陣列望遠鏡對Sgr B2進行了高解析度觀測。在這一研究中，他們首次在星雲中發現了乙酸乙酯（CH₃COOCH₂CH₃）分子。通過射電光譜的精確觀測這一分子的譜線特徵在毫米波段中得以識別。

乙酸乙酯是一個重要的複雜有機分子，通常用於製造香料和溶劑。在地球上，它是廣泛存在於水果中的香甜的果香，而科學家通過分析乙酸乙酯的射電光譜指紋，確認它的存在，推測Sgr B2星雲中可能瀰漫著一股類似水果和朗姆酒的香氣。而Sgr B2星雲中的味道並不僅限於乙酸乙酯。這片星雲中還發現了其它味道分子，如乙醇（C₂H₅OH）、乙醛（CH₃CHO）以及氨基甲酸乙酯（NH₂COOCH₂CH₃）等。乙醇，也就是酒精，大家都不陌生，是我們身邊酒類飲品的主要成分；乙醛則常用於生產芳香劑，帶著一股辛辣的果香氣息。這些分子共同塑造了這片星雲的“酒館”化學風貌。這些有機分子的共同存在，使得Sgr B2星雲彷彿是宇宙中的星際酒館，其瀰漫的香氣成為一場由水果和朗姆酒交織的盛宴。

但太空中的味道也並不是都如此美味，我們在太陽系中的一個鄰居——木星就是一個絕佳的例子。木星的大氣層中充滿了對人類嗅覺極其不友好的氣體。科學家通過伽利略號和朱諾號探測器，對木星大氣進行了詳細分析，發現它主要由氫氣和氦氣組成，並含有少量的氨、硫化氫和甲烷。這三種氣體共同創造了一種極為刺鼻的氣味。硫化氫帶有強烈的臭雞蛋味，氨與甲烷的氣味更不必再次形容。而木星的衛星木衛一，這顆星體被稱為太陽系中最活躍的火山世界，它的地表不斷噴發出二氧化硫和硫化氫等化合物，這些物質在地球上更是臭名昭著的氣味源頭。但雖然味道極為不雅，但這些氣體的存在也說明木星的深層大氣中活躍的化學反應形成了一種與地球完全不同的動態環境。

從人馬座B2星雲的星際酒館，到木星和木衛一充滿硫化物的刺鼻氣息，每一種味道都蘊藏著著宇宙的多樣性和複雜性。通過光譜分析我們得以窺見這些遠在數百光年之外的化學特徵，理解恆星、星雲和行星的形成與演化。這些氣味不是宇宙化學的副產品，也是我們探索奧秘的線索。未來隨著技術的不斷進步，我們或許可以在實驗室中重現更精準地還原宇宙的氣味，讓我們以新的方式感知宇宙的獨特魅力。

書目

[1]陳淑鑫.LAMOST巡天光譜數據處理技術與分析應用[D].哈爾濱工程大學,2019.