Eine Molekülwolke ist eine Ansammlung interstellaren Gases und Staubs. Derartige Wolken haben sehr niedrige Temperaturen von gerade einmal 10 bis 30 Kelvin, weshalb Wasserstoff in erster Linie als molekularer Wasserstoff bzw. H₂ vorliegt. Verglichen mit dem vorwiegend ionisierten Wasserstoff anderer Bereiche des interstellaren Mediums ist weniger als 1% allen Wasserstoffs der Milchstraße in Molekülwolken gebunden. Der Rest besteht aus atomarem Wasserstoff, der jedoch irgendwann in der Zukunft zu einer Molekülwolke werden kann.

Die Ausdehnung dieser Molekülwolken reicht von einigen wenigen bis zu 600 Lichtjahren und ihre Gesamtmasse kann mehrere Millionen Sonnenmassen erreichen. Molekülwolken mit Ausmaßen von mehr als 15 Lichtjahren werden auch Riesenmolekülwolken genannt.

Molekülwolken sind deshalb so bedeutend, weil sie das Ausgangsmaterial von Sternen und Planeten sind. Ein dunkler Nebel (oder eine Dunkelwolke) ist ein sehr dichter Teil einer größeren Molekülwolke; die hohe Dichte und das Vorkommen von interstellarem Staub bewirken, dass Dunkelwolken im Bereich des sichtbaren Lichts undurchsichtig sind. In diesen Dunkelwolken werden alle neue Sterne und Planeten im Universum geboren. Zu einer entsprechenden Dichte kann es nur kommen, wenn die Temperaturen sehr niedrig sind, andernfalls würde der thermische Druck des Gases die Dunkelwolke auseinander treiben und eine Sternentstehung wäre unmöglich. Dunkelwolken bestehen hauptsächlich aus Wasserstoff und Staubpartikeln - mehr braucht man nicht, um neue Sternsysteme mit Sternen und Planeten zu bilden. Tatsächlich befinden sich innerhalb dieser Wolken oft neugeborene Sterne, wir können sie nur nicht sehen, da der Staub in den Wolken das sichtbare Licht absorbiert. Trotzdem sind wir in der Lage, in das Innerste der Wolken zu blicken, indem wir Radiofrequenzen oder Infrarotstrahlung verwenden. Auf diese Weise können wir die jüngsten Sterne aufspüren, die sich grade erst im Inneren von Dunkelwolken gebildet haben.

Hunderte verschiedener Moleküle wurden in diesen Wolken nachgewiesen, darunter Wasser (H₂O), Ammoniak (NH₃), Ethanol (C₂H₅OH) und sogar Zucker sowie Aminosäuren wie Glycin (C₂H₅NO₂), die Grundbausteine des Lebens. Wir können mehr als 70 Aminosäuren und sogar fünf DNS-Basen in Meteoriten ausfindig machen. Meteoriten spiegeln die Originalzusammensetzung der Molekülwolke wider, aus der unser Sonnensystem entstand, da sich deren Grundstruktur seit den ersten Tagen unseres Sonnensystems vor mehr als 4,5 Milliarden Jahren in vielen Fällen nicht wesentlich verändert hat. Alles Gestein auf Erden ist sehr viel jünger und hat diese Information vollständig verloren. Es wurde geschmolzen und rekristallisierte in ganz anderer chemischer Zusammensetzung.

Dunkelwolken bestehen nicht sehr lange. Nachdem die neuen Sterne geboren sind, blasen ihre Sonnenwinde verbliebenes Gas und Staub davon. Nur ein Bruchteil von etwa 10% des ursprünglichen Materials der Molekülwolke wird in Sternen und Planeten eingeschlossen. Das übrige Material wird ins interstellare Medium fortgeweht und eines Tages in anderen Molekülwolken "recycelt" - seine nächste Chance, zu einem Stern oder Planeten zu werden. Wenn Sie weiter bedenken, dass bei sonnenähnlichen Sternen 50% des Wasserstoffs, aus dem der Stern besteht, in Form von planetarischen Nebeln zurück ins interstellare Medium transportiert wird, dann erreicht man eine Recyclingrate von beinahe 95% des gesamten Wasserstoffs. Was das angeht, ist das Universum ziemlich effizient und es wird daher noch viel mehr Generationen zukünftiger Sterne geben!