مولکول های آلی از مکان های سرد جهان می آیند

adminدسامبر 31, 2023

27 خواندن این مطلب 4 دقیقه زمان میبرد

مولکول های آلی از مکان های سرد جهان می آیند

زندگی، همانطور که همه ما می دانیم، بر پایه شیمی است. بلوک های ساختمانی شیمیایی پری بیوتیک مدت ها قبل از پیدایش حیات در سیاره ما وجود داشته اند. اختر زیست شناسی و کیهان شیمی بر شکل گیری این بلوک های سازنده تمرکز دارند. آنها همچنین به نقشی که هرکدام در ایجاد تمام اشکال زندگی ایفا کردند که امروزه می شناسیم نگاه می کنند.

کیهان‌شناسان مدت‌هاست می‌دانستند که مولکول‌های آلی به نام هیدروکربن‌های آروماتیک چند حلقه‌ای (PAHs) در کیهان بسیار فراوان هستند. دانشمندان آن‌ها را بلوک‌های سازنده پربیوتیک قابل قبولی می‌دانند که ممکن است نقش مهمی در شکل‌گیری حیات روی زمین داشته باشند. آنچه به خوبی درک نشده است، داستان منشأ آنهاست. دانشمندان مدت‌ها گمان داشتند که آنها در مناطقی شکل می‌گیرند که دما به حدود 1000 کلوین می‌رسد. این انرژی برای ترویج فعالیت شیمیایی برای ایجاد PAH، مانند ابرهای مولکولی ستاره‌دار یا دیسک‌های دور ستاره‌ای، تامین می‌کند. همچنین ممکن است که آنها به عنوان بخشی از پردازش دانه های غبار غنی از کربن از منابع انرژی نزدیک (مانند ستارگان) تشکیل شوند.

با این حال، بر اساس مطالعات اخیر سیارک ها و شهاب سنگ ها، به نظر می رسد که برخی از PAH ها نیز در مناطق سرد فضا شکل گرفته اند. در این مناطق، دما از 100 کلوین تجاوز نمی کند. این کشف راه های جدیدی را برای درک سفر شیمیایی حیات در سایر سیارات و اجرام آسمانی باز می کند.

شناخت این مولکول های آلی

به گفته پروفسور کلیتی گریس، محقق مرکز ژئوشیمی آلی و ایزوتوپی استرالیای غربی در دانشگاه کرتین، درک این مواد گام بزرگی است. گریس گفت: PAH ها ترکیبات آلی متشکل از کربن و هیدروژن هستند که در زمین رایج هستند، اما در اجرام آسمانی مانند سیارک ها و شهاب سنگ ها نیز یافت می شوند.

آنها در محیط بین ستاره ای گسترده هستند و در کهکشان های سراسر جهان یافت شده اند. آنها معمولاً به عنوان نشانگر گاز مولکولی سرد استفاده می شوند، جایی که ستاره ها و سیارات سفر تشکیل خود را آغاز می کنند.

تصویر یک سحابی بین ستاره ای با ساختارهای مولکولی هیدروکربنی آروماتیک چند حلقه ای (PAH) که روی هم قرار گرفته اند. این مولکول های آلی در سراسر جهان وجود دارند. با احترام: ناسا.

به این ترتیب، دانشمندان می خواهند مسیر خود را از فضا به زمین ردیابی کنند و PAH های فضایی را با PAH های زمینی مقایسه کنند. این به این دلیل است که PAH ها یک پیش ساز بسیار محتمل برای انواع موادی هستند که در نهایت منجر به تشکیل حیات می شوند. این امر باعث می شود که حضور آنها در دیگر اجرام آسمانی جذاب باشد زیرا دانشمندان برای درک شکل گیری و تکامل حیات تلاش می کنند.

فراتر از زمین، PAH ها حدود 30 درصد از کل کربن موجود در نواحی اطراف ستاره ها، ابرهای مولکولی و سیارات (و اجرام دیگر) را تشکیل می دهند. روی زمین، سورفاکتانت های زیادی در ذخایر زغال سنگ و مخازن نفت وجود دارند. سوزاندن گیاهان (مانند آتش سوزی در جنگل) نیز این ترکیبات را تولید می کند. آنها راه خود را به داخل خاک باز می کنند و در نهایت به گیاهان ختم می شوند (از جمله موارد دیگر).

مولکول های آلی و اجسام سنگی

گریس بخشی از یک تیم تحقیقاتی بین‌المللی است که بر روی قطعات سیارک ریوگو و شهاب سنگ معروف مورچیسون تمرکز می‌کند تا بفهمد PAH در کجا تشکیل می‌شود. این تیم با یک پروژه شیمی غیرمعمول شروع کرد: سوزاندن گیاهان. این به این دلیل است که گیاهان حاوی PAH هستند که در اینجا روی زمین تشکیل می شوند. گریس گفت: «ما آزمایش‌های سوختگی کنترل‌شده‌ای را روی گیاهان استرالیا انجام دادیم که به صورت ایزوتوپی با PAH‌های حاصل از قطعات سیارک ریوگو مقایسه شدند. در سال 2020 توسط یک فضاپیمای ژاپنی به زمین بازگشتو شهاب سنگ مورچیسون که در سال 1969 در استرالیا فرود آمد.

سقوط شهاب سنگ مورچیسون به زمین در سال 1969. توسط Basilicofresco، CC BY-SA 3.0 — شهاب سنگ مورچیسون که در سال 1969 به زمین افتاد. این شهاب سنگ حاوی مولکول های آلی است. با حسن نیت، Basilicofresco، CC BY-SA 3.0

با استفاده از روش‌های تحقیقاتی Ryugu و Murchison، تیم دو منبع PAH با ویژگی‌های کمی متفاوت پیدا کرد. به گفته گریس، “کوچکترها احتمالاً در فضای بیرونی سرد شکل گرفته اند، در حالی که بزرگترها احتمالاً در محیط های گرمتر، مانند نزدیک یک ستاره یا داخل یک جرم آسمانی شکل گرفته اند.”

ریوگو به ویژه جالب است زیرا در اوایل تاریخ منظومه شمسی شکل گرفت. تجزیه و تحلیل انتقادی شیمی آن چندین PAH را پیدا کرد. این تیم همچنین ارگانوسولفیدها (ترکیبات با گوگرد) را یافتند. همه آنها احتمالاً در ابرهای بین ستاره ای بسیار سرد تشکیل شده اند. این بدان معناست که آنها قبل از شکل گیری منظومه شمسی هستند و بخش هایی از ریوگو را قدیمی تر از خورشید و سیارات می کنند.

PAH در راه زندگی

چرا دانشمندان به سورفکتانت ها علاقه مند هستند؟ نقش آنها به عنوان ترکیبات پیش ساز برای زندگی جالب است. این واقعیت که آنها می توانند در فضا وجود داشته باشند، راه هایی را برای کاوش در زندگی فراتر از زمین باز می کند. علاوه بر این، حضور آنها بینش جدیدی نسبت به بدن هایی که آنها را در خود دارند می دهد.

دکتر الکس هولمن، عضو تیم تحقیقاتی، گفت که مطالعه ترکیب ایزوتوپی PAHهای یافت شده در اجرام آسمانی بینشی را در مورد شرایط شکل گیری آنها فراهم می کند. دکتر هولمن گفت: «این تحقیق بینش ارزشمندی را در مورد چگونگی تشکیل ترکیبات آلی در خارج از زمین و از کجا در فضا به ما می دهد. در نهایت، در جستجوی حیات در سایر نقاط جهان، درک مسیرهای شیمیایی که در محیط‌های مختلف شکل‌گیری طی می‌کند، اطلاعات مهمی خواهد بود.