Επιστήμονες που συνεργάζονται με το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble έχουν βρει ένα πολύ περίπλοκο μόριο εκεί έξω στο διάστημα. Ονομάζονται Buckyballs, μετά τον διάσημο στοχαστή Buckminster Fuller, είναι μια μοριακή διάταξη 60 ατόμων άνθρακα (C60) σε τραχύ σχήμα μιας μπάλας ποδοσφαίρου. Αν και δεν είναι η πρώτη φορά που αυτά τα εξωτικά μόρια εντοπίστηκαν στο διάστημα, είναι η πρώτη φορά που βρέθηκαν ιόντα Buckyball.
Τα Buckyballs (γνωστός και ως Buckminsterfullerenes) βρέθηκαν στο διαστρικό μέσο (ISM,) τη διάχυτη ύλη και την ακτινοβολία που υπάρχει μεταξύ των ηλιακών συστημάτων. Δεδομένου ότι το ISM είναι το είδος της θεμελιώδους ύλης από την οποία σχηματίζονται τελικά αστέρια και πλανήτες, οι αστρονόμοι ενδιαφέρονται πραγματικά για αυτό. Η κατανόηση του περιεχομένου του ISM ρίχνει φως στην άνοδο των αστεριών, των πλανητών και τελικά της ίδιας της ζωής.
«Η επιβεβαίωσή μας για τον Γ60+ δείχνει πόσο πολύπλοκη μπορεί να πάρει η αστροχημεία, ακόμη και στη χαμηλότερη πυκνότητα, τα πιο έντονα υπεριώδη ακτινοβολημένα περιβάλλοντα στο Γαλαξία. "
Martin Cordiner, επικεφαλής συγγραφέας, Goddard Space Flight Center
Η ομάδα πίσω από αυτήν την ανακάλυψη δημοσίευσε τα ευρήματά της στο Astrophysical Journal Letters στις 22 Απριλίου 2019. Το έγγραφο ονομάζεται "Confirming Interstellar C60 + Using the Hubble Space Telescope". Ο κύριος συγγραφέας είναι ο Martin Cordiner του Καθολικού Πανεπιστημίου της Αμερικής, που σταθμεύει στο Διαστημικό Κέντρο Πτήσης Goddard της NASA στο Greenbelt, Maryland.
Στη Γη, οι επιστήμονες έχουν βρει το C60 +, αλλά είναι σπάνιο. Το βρήκαν σε βράχια και μέταλλα, καθώς και σε αιθάλη που παράγεται από καύση υψηλής θερμοκρασίας. Η εύρεση της ιονισμένης (ηλεκτρικά φορτισμένης) μορφής C60 + στο ISM είναι εκπληκτική, επειδή είναι τόσο σκληρό περιβάλλον.
Το C60 + στο διάστημα ιονίζεται από αστέρια. Το υπεριώδες φως από τα αστέρια αφαιρεί ένα ηλεκτρόνιο από το C60, το οποίο αφήνει το μόριο με θετικό φορτίο. Η εύρεση αυτών των πολύπλοκων μορίων άνθρακα στο διάστημα είναι ένα βήμα προς έναν πιο ολοκληρωμένο κατάλογο του θέματος στο Διαστημικό Μέσο.
Ζωή: Η απόλυτη χημική πολυπλοκότητα
«Το διάχυτο ISM θεωρήθηκε ιστορικά πολύ σκληρό και αδύναμο περιβάλλον για να συμβεί αξιόλογη αφθονία μεγάλων μορίων», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας Cordiner σε δελτίο τύπου. «Πριν από την ανίχνευση του C60, τα μεγαλύτερα γνωστά μόρια στο διάστημα είχαν μόνο 12 άτομα σε μέγεθος. Η επιβεβαίωσή μας για το C60+ δείχνει πόσο πολύπλοκη μπορεί να πάρει η αστροχημεία, ακόμη και στη χαμηλότερη πυκνότητα, τα πιο έντονα υπεριώδη ακτινοβολημένα περιβάλλοντα στο Γαλαξία. "
«Με κάποιους τρόπους, η ζωή μπορεί να θεωρηθεί ως η απόλυτη χημική πολυπλοκότητα.»
Martin Cordiner, επικεφαλής συγγραφέας, Goddard Space Flight Center
Ο άνθρακας είναι το κλειδί για τη ζωή, όσο γνωρίζουμε. Είναι άφθονο και μπορεί να σχηματίσει μοναδικές και διαφορετικές ενώσεις. Ο άνθρακας μπορεί να σχηματίσει μεγάλα μόρια που ονομάζονται πολυμερή, σε κοινές θερμοκρασίες της Γης. Τα πολυμερή είναι μια οικογένεια μορίων με ένα ευρύ φάσμα ιδιοτήτων που παίζουν βασικούς ρόλους σε ζωντανούς ιστούς όπως πρωτεΐνες και DNA. Είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς τη ζωή χωρίς άνθρακα.
Δεδομένου ότι η ζωή βασίζεται σε μόρια που φέρουν άνθρακα, η εύρεση πολύπλοκων μορίων άνθρακα όπως το C60 + στο διάστημα είναι μια ενδιαφέρουσα ανακάλυψη. «Με κάποιους τρόπους, η ζωή μπορεί να θεωρηθεί ως η απόλυτη χημική πολυπλοκότητα», δήλωσε ο Cordiner. «Η παρουσία του Γ60 αποδεικνύει ξεκάθαρα ένα υψηλό επίπεδο χημικής πολυπλοκότητας εγγενή σε διαστημικά περιβάλλοντα, και δείχνει μια ισχυρή πιθανότητα για άλλα εξαιρετικά περίπλοκα μόρια που φέρουν άνθρακα να δημιουργούνται αυθόρμητα στο διάστημα. "
Το κλειδί για την εύρεση C60 + στο ISM είναι αυτό που ονομάζεται Diffuse Interstellar Bands (IDBs).
Τα κύρια υλικά του ISM είναι οι συνηθισμένοι ύποπτοι: υδρογόνο και ήλιο. Αλλά υπάρχουν πολλά άλλα άγνωστα σύνθετα μόρια στο ISM, και ο μόνος τρόπος για να τα βρείτε είναι να μελετήσετε το αστρικό φως που περνά μέσα από αυτά.
Διαφορετικά στοιχεία και ενώσεις στο ISM μπορούν να μπλοκάρουν ή να απορροφήσουν ορισμένα μήκη κύματος του φωτός του αστεριού. Χρησιμοποιώντας τη φασματομετρία, οι επιστήμονες μπορούν να χωρίσουν το φως στα διαφορετικά μήκη κύματος του και να το εξετάσουν. Με αυτόν τον τρόπο, μπορούν να ανιχνεύσουν με ακρίβεια ποια μήκη κύματος απουσιάζουν και να συμπεράνουν τις υπεύθυνες χημικές ουσίες.
Στο ISM, αυτό μπορεί να είναι δύσκολο. Εκεί, τα μοτίβα απορρόφησης που αποκαλύπτονται από τη φασματομετρία καλύπτουν ένα πολύ ευρύτερο φάσμα φωτός, μερικά από τα οποία είναι τελείως διαφορετικά από οποιοδήποτε που φαίνεται στη Γη. Αυτά τα μοτίβα ονομάζονται Diffuse Interstellar Bands και ανακαλύφθηκαν για πρώτη φορά το 1922 από την αμερικανίδα αστρονόμο Mary Lea Heger.
Το πρόβλημα είναι ότι, για να προσδιοριστεί η φύση ενός DIB στο διάστημα, πρέπει να ταιριάζει με αυτό που φαίνεται στο εργαστήριο. Ωστόσο, υπάρχουν εκατομμύρια διαφορετικών μοριακών δομών και των σχετικών DIBs τους, οπότε θα χρειαζόταν διάρκεια ζωής για να τα αναγνωρίσουμε όλα.
«Σήμερα, περισσότερα από 400 DIB είναι γνωστά, αλλά (εκτός από τα λίγα που αποδόθηκαν πρόσφατα στο C60+), κανένα δεν έχει προσδιοριστεί οριστικά », δήλωσε ο Cordiner. «Μαζί, η εμφάνιση των DIBs υποδηλώνει την παρουσία μιας μεγάλης ποσότητας μορίων πλούσιων σε άνθρακα στο διάστημα, μερικά από τα οποία ενδέχεται τελικά να συμμετέχουν στη χημεία που δημιουργεί ζωή. Ωστόσο, η σύνθεση και τα χαρακτηριστικά αυτού του υλικού θα παραμείνουν άγνωστα έως ότου εκχωρηθούν τα υπόλοιπα DIB. "
Οι επιστήμονες έχουν περάσει δεκαετίες προσπαθώντας να βρουν ακριβείς εργαστηριακούς αγώνες για DIB.
Τα αξιοσέβαστα σημεία του Χαμπλ Buckyballs
Εδώ μπαίνει το σεβαστό Διαστημικό Τηλεσκόπιο Χαμπλ.
Η ομάδα πίσω από αυτήν τη νέα έρευνα συνέκρινε τα πρότυπα απορρόφησης C60 + στο εργαστήριο με τα DIBs που το Hubble παρατήρησε στο διαστρικό μέσο. Το εργαστήριο DIB έγινε από άλλη ομάδα από το Πανεπιστήμιο της Βασιλείας, στην Ελβετία. Το Χαμπλ μπόρεσε να παρατηρήσει τα δεδομένα απορρόφησης C60 + από την πέρκα του σε τροχιά, όπου οι υδρατμοί στην ατμόσφαιρα της Γης δεν μπορούν να το μπλοκάρουν. Ωστόσο, η ομάδα έπρεπε να ωθήσει το διαστημικό τηλεσκόπιο πέρα από τα όρια ευαισθησίας της.
Η ανακάλυψη των ιόντων Buckyball στο διάστημα έχει προκαλέσει την ομάδα για περισσότερα. Η σκέψη πηγαίνει, εάν αυτά τα σύνθετα μόρια άνθρακα υπάρχουν εκεί έξω στον ISM, υπάρχουν άλλα; Για να μάθετε, απαιτείται περισσότερη εργαστηριακή εργασία με άλλα σύνθετα μόρια άνθρακα, για να προσδιορίσετε τα DIBs τους, ώστε να μπορούν να αντιστοιχιστούν με μελλοντικές παρατηρήσεις του ISM.
Προς το παρόν, η ομάδα πίσω από αυτήν τη μελέτη θέλει να συνεχίσει να ψάχνει για Buckyballs στο διάστημα, για να δει πόσο κοινό είναι. Ο κύριος συγγραφέας Cordiner πιστεύει ότι, με βάση τα μέχρι τώρα ευρήματά τους, το C60 + είναι ευρέως διαδεδομένο στον γαλαξία.
Αυτό σημαίνει για την εμφάνιση και την εξέλιξη της ζωής στη Γη και αλλού είναι στον αέρα, αλλά είναι μια ενδιαφέρουσα γραμμή έρευνας.
Πηγές:
- Δελτίο Τύπου: Το Χαμπλ βρίσκει μικροσκοπικές «ηλεκτρικές μπάλες ποδοσφαίρου» στο διάστημα, βοηθά στην επίλυση του διαστρικού μυστηρίου
- Ερευνητικό έγγραφο: Επιβεβαίωση διαστρικού C60 + με χρήση του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble
- Εισαγωγή στη Βικιπαίδεια: Διαστημικό μέσο
- Καταχώριση Wikipedia: Carbon
