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星际有机分子是由非常稀疏的星际或星周云内的尘埃和气体经化学反应而形成的，大部分时候于分子与宇宙射线相互作用、被电离时发生。射线中带正电的质点会以静电力吸引邻近的中性粒子。反应也可以在中性的原子和分子之间发生，但进行的比较缓慢。尘埃在使分子免受恒星发出的紫外线辐射的电离效应上具有关键作用。

历史

生命的化学反应可能开始于距今约138亿年前的大爆炸不久之后、宇宙进入一段适居时期时，当时宇宙的年龄约只有1亿至1.7亿年。

在星际物质中检测到的第一个含碳分子是甲炔（CH•），于1937年首次被检测出来。之后的20世纪70年代早期的一些证据显示，宇宙尘埃是由数量众多的复杂有机分子（COMs，可能是聚合物）所组成的。天体物理学家钱德拉·维克拉玛辛赫以甲醛分子为基础提出聚合化合物存在于星际空间中的可能；维克拉玛辛赫并与弗雷德·霍伊尔据2175 Å的紫外线消光吸收分析鉴定出了双环芳香族化合物的存在，从而证明了星际空间中存在着多环芳香烃分子。

2004年，科学家在自红矩形星云发射的紫外线中检测出了蒽和芘的光谱特征，此等复杂的分子之前从未在外太空中被发现。学界多认为此一发现证实了当与红矩形星云相同类型的星云接近生命尽头时，星云核心中的碳和氢将因对流作用被束缚在恒星风中并向外辐射的假设：当冷却时，原子会彼此结合，最终形成含有百万颗以上原子的大型分子。科学家们并推断，既然多环芳香烃是在星云中被发现的，那其必然也是产生于星云之中。

2010年，富勒烯（又称为“巴克球”）在星云中被检测出来。富勒烯与生命起源有着一定的关系；天文学家莱蒂西亚·丝糖盖利尼（Letizia Stanghellini）表示：“来自外太空的巴克球有可能为地球上的生命发展提供了种子。”2019年4月，科学家透过哈勃空间望远镜观测星际物质时，在恒星间侦测到了大型、复杂的离子化巴克明斯特富勒烯（C60）分子。

2011年，科学家们利用光谱学发现，含有复杂有机化合物（“具有芳香族－脂肪族混合结构的无定形有机固体”）的宇宙尘埃可自然、快速地由恒星产生。这些分子的化学结构非常复杂，其复杂程度已可与煤和石油的化学成分相比；之前学界普遍认为具有这种复杂程度的化学物质仅能由生物体产生。观察结果表明，由星际尘埃粒子引入地球的有机化合物基于其表面催化活性可以作为生命的基本要素。其中一位科学家并认为这些化合物可能与地球上的生命发展相关，并表示：“如果这一假设为真，则地球上的生命可能会比我们想像的更容易萌芽，因为这些有机物可以作为生命的组成基础。”

2012年8月，哥本哈根大学的天文学家在一个遥远星系中的原恒星周围发现了乙醇醛（一种有机化合物）；此恒星的编号为IRAS 16293-2422，距离地球约400光年。乙醇醛是组成核糖核酸的必要物质之一，而核糖核酸可在遗传编码、转译、调控及基因表现等过程中发挥作用。这一发现表明复杂的有机分子可能在行星形成之前即在恒星系统中产生，并最终到达正在发展的早期行星上。

2012年9月，美国宇航局的科学家提出报告，认为多环芳香烃在星际物质环境中会经氢化、氧化及羟基化等作用形成更复杂的有机化合物，“逐步向形成核苷酸和氨基酸（分别为蛋白质和去氧核糖核酸）的道路前进”。此外，在转变的过程中，多环芳香烃物质将丧失其光谱特征，“或许就是为什么在星际冰（尤其是寒冷、浓密的星云）及原行星盘的上部分子层中很少侦测到多环芳香烃存在的原因之一”。

多环芳香烃在宇宙中随处可见。2013年6月，多环芳香烃在土星最大的卫星土卫六（俗称“泰坦”）上被侦测出来。

2013年8月，里兹大学的德威恩·赫德（Dwayne Heard）认为量子力学中的量子隧穿效应可以解释他的实验小组观察到的现象：冷羟基（温度约63开尔文）和甲醇分子之间突破了分子内的能垒，导致两种物质之间的反应发生率明显高于预期。在不考虑量子效应时，此分子能垒一般需在较高温度的环境中透过热能或电离作用克服。量子隧穿效应有助于解释复杂分子（由数十个以上的原子所组成）于星际空间中的存在。

2015年3月，NASA的科学家报告其实验室已成功利用嘧啶（常见于陨石中）等基本化学物质，在外太空模拟环境下生成包括尿嘧啶、胞嘧啶和胸腺嘧啶在内的DNA和RNA等复杂有机化合物。据科学家的说法，嘧啶的形成过程与多环芳香烃相似，可能是在红巨星、星际尘埃或气体云中生成的。

2016年10月，天文学家称甲炔、碳氢正离子（CH+）和碳离子（C+）等生命形成所需的基本要素大部分是自恒星发出的紫外线中产生的，而非像之前料想的与超新星和年轻恒星扰动相关的事件等其他生成途径。

人马座B2是宇宙中星际分子含量最丰富的区域之一。人马座B2是一个由气体和尘埃组成的分子云，横躺在银河系的中心附近，常成为天文学的研究标的。本列表中大约有一半的分子最初都是在人马座B2内被发现的，而几乎所有已知的星际分子目前也都能在此处检测出来。另一个常作为星际分子调查来源的地点是狮子座CW（即IRC +10216星），有多达50种分子在那里被检测出来。

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