天文學家首度利用詹姆斯‧韋伯太空望遠鏡，對單一分子雲繪製三種星際冰（水、二氧化碳、一氧化碳）分布圖，深入解析恆星誕生前的化學環境。這項研究不僅提升空間解析度，也大幅增加樣本數量，為理解恆星與行星形成提供關鍵新線索。團隊成員之一為國立清華大學天文研究所的何英宏助理教授。
宇宙寒冷的分子雲，充滿氣體與塵埃正是恆星誕生的搖籃。微小的塵埃粒子常被一層層冰所覆蓋，這些冰包含水、二氧化碳與一氧化碳等簡單分子，是恆星與行星誕生過程不可或缺的原料。如今，天文學家首次成功繪製出這些冰在整個分子雲的分布圖，提供一扇前所未有的窗口，一窺恆星誕生前的化學環境。
自從詹姆斯‧韋伯太空望遠鏡發射以來，對銀河系寒冷致密區域的觀測，徹底改變我們對星際冰如何形成與演化的理解。這些冰是在塵埃粒子表面慢慢堆積而成，參與構成新恆星與行星系統。過去，韋伯主要觀測單一形成中恆星，從光譜冰粒留下訊號，分析周圍的物理與化學條件。若要真正了解這些冰是如何在恆星誕生前形成，又有哪些成分可能被帶入行星系統，我們就必須將觀測擴展至整個分子雲的規模。這些星際搖籃擁有密集的氣體與塵埃，是孕育恆星的關鍵場所，也是各種化學反應悄然進行的舞台。
團隊使用韋伯望遠鏡，首次觀測與光譜分析蝘蜓座 I 分子雲（Chamaeleon I molecular cloud）內 44 顆背景恆星，成功繪製水冰、二氧化碳冰與一氧化碳冰分布圖。這些背景恆星位於分子雲後方，當光穿越分子雲，冰粒會吸收特定波長，產生光譜特徵。經過這些特徵，天文學家能推算出冰的種類、含量與分布位置。
▲ 韋伯太空望遠鏡觀測蝘蜓座 I 分子雲的成果。左為直接拍攝的塵埃影像，右為紅外光譜製作星際冰分布示意圖，顯示水冰、二氧化碳冰與一氧化碳冰在雲中不同區域的變化，有助理解恆星誕生前的化學環境。（Source：清華大學）
觀測結果顯示，在分子雲的高密度區域，二氧化碳冰的比例特別高，支持 CO₂ 可於 CO 冰層形成的理論。此外，研究也發現，這三種冰類合計所含的氧原子，約占星際氧總量的一半，代表有大量氧鎖在固態冰內，減少可參與氣態化學反應的比例，這將對行星系統的後續化學演化造成深遠影響。
這項研究是人類首次以這樣高的解析度與統計樣本量，單一分子雲內繪製冰的分布圖，突破了過去只能零星觀測的限制。未來，這種觀測技術可望應用於更多不同密度與環境的區域，拼湊出從星際冰昇華為氣體、從塵埃成長為恆星的完整化學演化過程，最終幫助我們回答：生命的原料從哪裡來？
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