长期以来，天文学家一直这样认为，在茫茫宇宙空间，除了恒星、恒星集团、行星、星云之类的天体物质外，再也没有什么别的物质了。直到20世纪初，人们还认为星际空间是一片真空，后来终于发现，在星际空间充满了各种微小的星际尘埃、稀薄的星际气体、各种宇宙射线以及粒子流。星际存在物质，最早是用光学方法发现的。1937 年，有人在恒星光谱上发现了某些分子的吸收线，因为恒星上的高温会破坏分子，所以从遥远星球上射来的光线，在传播过程中会被某种星际物质所吸收。在观测中还发现星光通过星际空间有变红的现象，这说明星际有尘埃存在。
到了40 年代，科学家已经在恒星光谱中确认出了由星际空间中的甲川分子、氰基分子和甲川离子分子产生的光谱线。在50 年代，随着射电天文学的发展，本来有可能发现更多种类的星际分子，但当时的科学家们普遍认为，在星际空间的物理条件下，即使能形成复杂的分子，也会立即被恒星发出的强烈紫外辐射所摧毁。
60 年代，天文学界发生了一件轰动世界的大事，那就是终于发现了星际分子。1968 年，美国的一个物理学家小组用大型射电望远镜，在银河系中心区发现了氨的分子。后来，人们又发现了水蒸气分子。它们的数量很多，在尘埃云的后面形成了体积巨大的分子云。不久，天文学家又发现了一种比较复杂的有机分子——甲醛。在地球上，甲醛常被用来保存动物的标本和尸体。它的分布十分广泛，不仅在银河系中心区域有，在猎户座大星云和其他区域都有。此后，人们利用射电望远镜又陆续探测到更多的星际分子，其中有无机分子，也有有机分子，如羟基、一氧化碳、氰化氢、甲醇、乙醛、丙炔脂、甲胺等等。到80 年代为止，已发现的星际分子共有80 多种。
在这里最值得一提的是，1965 年，有人在猎户座大星云中发现羟基分子的一条谱线特别明亮，谱线宽度又非常窄，而且在短时间内强度变化很大。如果说这是由于热辐射造成的，那么辐射源的温度应为1013K；而从谱线宽度上看，热源的温度只有几十K。这是怎么回事呢？后来人们从激光器的产生中得到了启发，意识到这可能是一种微波激发射，即“脉塞”现象。在星际空间中，存在着天然的微波量子放大器，它能把气体分子激发到同一个高能级，然后这些处于高能级的分子又一起回到低能级，同时放出大量光子，释放的能量极大。然而，究竟是什么力量造成大量的分子“反转”，即一起激发到高能级呢？其原因现在还不清楚。
观测和研究星际分子，在天文学上有为重要的意义。我们知道，构成生命的基础是蛋白质，而蛋白质的主要部分就是氨基酸分子。它是一种有机分子。尽管人们还没有在宇宙中直接观测到氨基酸分子，但是科学家们在地面实验室里模拟太空的自然条件，已经用氢、水、氧、甲烷以及甲醛等有机物合成了几种氨基酸。既然合成氨基酸的原料在星际分子云中大量存在，那么宇宙空间中也就一定存在着氨基酸分子。有了氨基酸分子，只要环境适当，就有可能转化为蛋白质，进一步发展为有机生命。
科学家们在观测中发现，由于星际云中尘埃起保护作用，星际分子才能摆脱高温恒星发出的紫外线的强烈轰击而存在下来。它们彼此进一步发生各种化学反应，就逐渐形成了由几个甚至十几个原子构成的更复杂的分子。然而，使科学家感到困惑的是，有些星际分子竟是地球环境中找不到的，甚至在实验室里也无法得到。这些地球上不存在的星际分子，在太空中起什么作用呢？它们有哪些物理、化学特性呢？这些问题还都是一个谜，等待着青少年朋友们去解开。