在宇宙的浩瀚空間中，分子硫的稀缺性一直以來讓天體化學家感到困惑。硫元素是宇宙中第十豐富的元素之一，更是行星、恆星以及生命的基本構建塊。然而，過去的觀測結果顯示，宇宙中分子形式的硫遠低於預期，這就像是宇宙食譜中缺少了一種關鍵成分。現在，一個國際研究團隊提出，缺失的硫並非消失，而是隱藏在星際冰中。這項研究由來自密西西比大學的天體化學家Ryan Fortenberry、夏威夷大學馬諾阿分校的化學教授Ralf Kaiser，以及喬治亞州立大學的計算化學家Samer Gozem組成的團隊進行。
硫的神秘案例使得研究人員不得不深思，這種元素在宇宙中的普遍性是眾所周知的，但其在致密分子雲中的觀測量卻比預測的氣相豐度低了三個數量級。這一差異使得研究人員不禁懷疑，這種基本元素到底藏身於何處。研究表明，在宇宙的低溫環境中，硫原子可以在冰塵粒子的表面形成兩種“穩定配置”。一種是八硫環，這是一個由八個硫原子組成的環，另一種是多硫烯，是由硫原子通過氫原子連接而成的鏈。
這些結構可以將硫以固態形式困在冰內部，這解釋了為什麼在常規的氣相測量中難以檢測到它。此外，硫的分子結構是不斷變化的。這種元素不會保持一致的形狀，而是在形狀之間如冠和鏈之間不斷轉變。Fortenberry表示，「它從不保持相同的形狀。這有點像病毒——隨著移動而變化。」由於硫的鍵結非常不穩定，這使得使用標準的觀測方法來檢測它變得非常困難，例如詹姆斯·韋伯太空望遠鏡。雖然這些望遠鏡在檢測氧、碳和氮等元素方面表現出色，但硫的信號卻一直保持微弱。
這項新研究提供了新的見解，天文學家現在擁有了未來研究的明確路徑。研究團隊對冰中硫的穩定形式的識別，使天文學家可以專注於星際空間中的冰冷區域。作者補充道，「這項研究的實驗室模擬發現了可能在星際冰上形成的含硫分子的潛在庫存。」因此，天文學家可以利用強大的射電望遠鏡，集中搜索星形成區域。Kaiser教授詳細說明了下一步的計劃：「天文學家可以利用這些結果，尋找星際介質中的多硫烯分子，這些分子在星形成區域升華為氣相後將被檢測到。」
在這些充滿活力的環境中，冰冷的分子預計將升華，直接從固體轉變為氣體，可能釋放出被困的硫以可檢測的形式。這些發現將有助於深入理解宇宙的化學組成以及行星所需元素的供應。這項研究的結果已發表在《自然》期刊上，標誌著天體化學研究的一個重要里程碑。
