最后更新：2025年10月2日

富勒烯：斯皮策发现巴基球

富勒烯或巴基球 — 富勒烯（C₆₀）的球形结构，展示了由斯皮策太空望远镜在太空中发现的一种分子。巴基球的结构与测地穹顶完全相同。这种富勒烯也被称为“巴克敏斯特富勒烯”，以纪念设计测地穹顶的建筑师巴克敏斯特·富勒（1895-1983）。

空间中的球形分子

2010年，专注于红外观测的斯皮策太空望远镜在距离地球约6500光年的行星状星云Tc 1中探测到一种前所未有的光谱特征。该特征与富勒烯——一种由60个碳原子（C₆₀）构成的球形分子，其排列方式类似足球的顶点——的光谱完全吻合。这种结构于1985年在地球上被合成，并以建筑师巴克敏斯特·富勒的名字命名为"巴克敏斯特富勒烯"或"巴基球"。这是人类首次在天体物理环境中观测到如此复杂的分子。

富勒烯的天体物理学意义

复杂分子通过聚合和组装形成对细胞乃至生命有用的所有结构。这些单体主要由碳组成。因此，巴基球的发现具有重要意义。

富勒烯具有显著的化学稳定性，能够承受极端高能环境。它们在太空中的发现引发了关于垂死恒星中碳化学的基本问题。斯皮策望远镜的光谱特征（中心波长约为7.0、8.5、17.4和18.9微米）证实了其在多个区域的存在，尤其是在富含碳的尘埃包层中。这表明复杂分子的形成不一定需要生命或水的存在，而可能源于恒星碳质物质的简单冷却过程。

明日科技的材料

巴基球也引起了材料物理学家的兴趣。在实验室中，富勒烯具有卓越的电子、机械和光学特性。它们在纳米技术领域被研究，用于制造超导体、医学成像造影剂或能够运输药物的分子笼。自然界在太空中自发产生这些分子的事实，为前生命化学和星际材料的潜力开辟了令人兴奋的前景。

舒盖特与闪电熔岩：地球上的富勒烯

测地线穹顶 — 生物圈是为1967年蒙特利尔世界博览会（Expo 67）在圣海伦岛上建造的一座展馆。它由美国建筑师、工程师、发明家和哲学家理查德·巴克敏斯特·富勒设计。

天然富勒烯：隐藏在舒格岩和闪电熔岩中的珍宝

尽管富勒烯是借助斯皮策太空望远镜在太空中被识别出来的，但自20世纪90年代以来，人们就已提出它们在地球上存在的可能性。在卡累利阿（俄罗斯）发现的、拥有超过20亿年历史的碳质岩石——次石墨，天然含有微量的C₆₀和C₇₀。其无定形结构中包含类似于巴基球的球形碳聚集体。同样，一些闪电熔岩——闪电击中富含硅酸盐土壤时形成的二氧化硅管——也揭示了富勒烯的存在，这些富勒烯是撞击过程中释放的极端能量所导致的。这些地球上的发现表明，短暂但高能的条件下足以形成这些结构，无需生物干预，从而证实了它们在多种多样的环境中的天然性。

注：舒恩吉特是一种有机矿物，仅在世界上的一个地方发现：俄罗斯西北部卡累利阿地区，靠近白海的舒恩加地区，奥涅加湖沿岸。舒恩吉特这一名称源于这种石材的开采地区。它有时也被称为舒恩吉特、琼吉特或舒恩吉特。

注：闪电熔岩或“闪电石”（源自拉丁语fulgur，意为闪电）是极其脆弱的天然玻璃碎片，通常呈近圆柱形空心管状，由雷电击中岩石形成。

富勒烯：一项跨学科的发现

斯皮策望远镜在太空中探测到富勒烯，证明了化学、物理学与天文学之间交叉领域的重要性。这些此前仅存在于地球实验室的复杂分子，如今被证实是星际介质的天然组成部分。这一发现强化了以下观点：有机物质能以复杂结构的形式在极端环境中生成，远早于生命的出现，并能在星系尺度上迁移。巴基球因此远非一种科学奇观——它们是连接恒星与原子之间的桥梁。