Yıldızlararası buz üzerinde organik bileşiklerin oluşumunun sanatsal bir tasviri. Katkıda bulunan: Masashi Tsuge
Laboratuvar temelli çalışmalar, karbon atomlarının yıldızlararası buz tanelerinin yüzeyinde nasıl yayılarak karmaşık organik bileşikler oluşturduğunu ortaya koyuyor; bu, evrenin kimyasal karmaşıklığını ortaya çıkarmak için çok önemli.{8 }
Yıldızlararası uzaydaki organik (karbon bazlı) kimyanın ortaya çıkarılması, evrenin kimyasının yanı sıra Dünya’daki yaşamın kökenini ve başka yerlerde yaşam olasılığını anlamak açısından çok önemlidir.
{6 }Uzayda tespit edilen ve bunların nasıl etkileşime girebileceğinin anlaşılmasına yönelik organik moleküllerin listesi, sürekli gelişen doğrudan gözlemler sayesinde sürekli olarak genişlemektedir. Ancak karmaşık süreçleri ortaya çıkaran laboratuvar deneyleri de önemli ipuçları sunabilir. Hokkaido Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, Japonya’daki Tokyo Üniversitesi’ndeki meslektaşlarıyla birlikte Nature Astronomy dergisinde karbon atomlarının yıldızlararası buz taneleri üzerindeki merkezi rolüne ilişkin laboratuvar temelli yeni bilgiler rapor ediyor.
Buz Taneleri Üzerinde Oluşum{10 }
Uzaydaki en karmaşık organik moleküllerden bazılarının, çok düşük sıcaklıklarda yıldızlararası buz kazanımlarının yüzeyinde üretildiği düşünülmektedir. Bu amaca uygun buz taneciklerinin evrende bol miktarda bulunduğu bilinmektedir.
Tüm organik moleküller, bağlı karbon atomlarından oluşan bir iskelete dayanır. Çoğu karbon atomu, başlangıçta yıldızlardaki nükleer füzyon reaksiyonları yoluyla oluştu ve sonunda yıldızlar süpernova patlamalarında öldüğünde yıldızlararası boşluğa dağıldı. Ancak karmaşık organik moleküller oluşturmak için karbon atomlarının, buz tanelerinin yüzeyinde bir araya gelip ortak atomlarla karşılaşacak ve onlarla kimyasal bağlar oluşturacak bir mekanizmaya ihtiyacı var. Yeni araştırma uygulanabilir bir mekanizma önermektedir.
30 Kelvin’in üzerinde (eksi 243 °C/eksi 405,4 °F) karbon atomları diatomik karbon (C2) oluşturmak üzere yayılır ve birbirine bağlanır. Kredi: Masashi Tsuge, vd. Doğa Astronomi. 14 Eylül 2023
Buz Tanelerinde Yayılma ve Reaksiyon
“Laboratuvarda yıldızlararası koşulların uygunluğunu yeniden yaratan çalışmalarımızda, buz taneciklerine yayılan zayıf bağlı karbon atomlarını tespit edebildik. Hokkaido Üniversitesi Düşük Sıcaklık Bilimi Enstitüsü’nden kimyager Masashi Tsuge, buz tanelerinin yüzeyinin reaksiyona girip C2 molekülleri ürettiğini söylüyor. C2 ayrıca iki karbon atomunun birbirine bağlandığı bir molekül olan diatomik karbon olarak da bilinir; oluşumu, yıldızlararası buz taneleri üzerinde yayılan karbon atomlarının varlığına dair somut bir kanıttır.
Araştırma, difüzyonun 30 Kelvin’in (eksi 243 °C/eksi 405,4 °F) üzerindeki sıcaklıklarda meydana gelebileceğini ortaya çıkardı; uzayda karbon atomlarının difüzyonu yalnızca 22 Kelvin’de (eksi 251 °C/eksi 419,8 °F) etkinleştirilebilir.
Masashi Tsuge (solda), kitabının ilk ve ilgili yazarı ortak yazar Naoki Watanabe ile birlikte makale (sağda). Katkı Sağlayan: Masashi Tsuge
Sonuçlar ve Daha Geniş Perspektif
Tsuge, bulguların daha önce gözden kaçırılan bir kimyasal süreci, daha karmaşık organik moleküllerin kararlı bir şekilde nasıl oluşturulabileceğini açıklamak için çerçeveye getirdiğini söylüyor. karbon atomlarının eklenmesi. Bu süreçlerin, gezegenlerin oluştuğu yıldızların etrafındaki proto-gezegen disklerinde meydana gelebileceğini öne sürüyor. Gerekli koşullar, sonunda yıldız oluşum bölgesine dönüşecek olan yarı saydam bulutlarda da oluşabilir. Bu aynı zamanda Dünya’da yaşamın tohumunu atmış olabilecek kimyasalların kökenini de açıklayabilir.
Yaşamın kökeni sorusunun yanı sıra bu çalışma, oluşmuş olabilecek çeşitli kimyasal reaksiyonlara temel yeni bir süreç ekliyor: ve hala evrende karbon bazlı kimya inşa ediyor olabilir.
Yazarlar ayrıca uzayda karmaşık organik kimyasalların oluşumuna ilişkin mevcut daha genel anlayışı özetlemekte ve karbon atomlarının yayılmasıyla yürütülen reaksiyonların nasıl değişiklik yaratabileceğini ele almaktadır. mevcut resim.
Kaynak: “Yıldızlararası organik kimyanın itici gücü olarak karbon atomlarının yüzey difüzyonu”, Masashi Tsuge, Germán Molpeceres, Yuri Aikawa ve Naoki Watanabe, 14 Eylül 2023, Nature Astronomy.
{ 18}DOI: 10.1038/s41550-023-02071-0