Oamenii de știință care lucrează cu telescopul spațial Hubble au descoperit o moleculă foarte complexă acolo în spațiu. Numite Buckyballs, după renumitul gânditor Buckminster Fuller, ele sunt un aranjament molecular de 60 de atomi de carbon (C60) în forma aspră a unei mingi de fotbal. Deși nu este prima dată când aceste molecule exotice au fost depistate în spațiu, este prima dată când au fost găsiți ioni Buckyball.
Buckyballs (numite Buckminsterfullerenes) au fost găsite în Interstellar Medium (ISM,) materia difuză și radiațiile existente între sistemele solare. Deoarece ISM este un fel de materie fundamentală din care se formează în cele din urmă stele și planete, astronomii sunt cu adevărat interesați de aceasta. Înțelegerea conținutului ISM aruncă lumină asupra ascensiunii stelelor, planetelor și, în cele din urmă, a vieții în sine.
„Confirmarea noastră de C60+ arată exact cât de complexă poate fi astrochimia, chiar și în cea mai mică densitate, mediile cele mai puternic iradiate cu ultraviolete din Galaxie. "
Martin Cordiner, autor principal, Centrul de zbor spațial Goddard
Echipa din spatele acestei descoperiri și-a publicat descoperirile în Astrophysical Journal Letters pe 22 aprilie 2019. Lucrarea este numită „Confirmarea interstițială C60 + folosind telescopul spațial Hubble”. Autorul principal este Martin Cordiner de la Universitatea Catolică din America, staționat la Centrul de zbor spațial Goddard al NASA din Greenbelt, Maryland.
Pe Pământ, oamenii de știință au găsit C60 +, dar este rar. Au găsit-o în roci și minerale, precum și în funingine generate de arderea la temperaturi ridicate. Găsirea formei ionizate (încărcate electric) de C60 + în ISM este surprinzător, deoarece este un mediu atât de dur.
C60 + în spațiu este ionizat de stele. Lumina ultravioletă de la stele decupă un electron din C60, care lasă molecula cu o încărcare pozitivă. Găsirea acestor molecule complexe de carbon în spațiu este un pas către un catalog mai complet al materiei în mijlocul interstelar.
Viața: Complexitatea chimică finală
„ISM-ul difuz a fost istoric considerat un mediu prea dur și tenu pentru ca să apară abundențe apreciabile de molecule mari”, a declarat autorul principal Cordiner într-un comunicat de presă. „Înainte de detectarea C60, cele mai mari molecule cunoscute în spațiu au doar dimensiunea de 12 atomi. Confirmarea noastră de C60+ arată exact cât de complexă poate fi astrochimia, chiar și în cea mai mică densitate, mediile cele mai puternic iradiate cu ultraviolete din Galaxie. "
„În unele moduri, viața poate fi gândită ca fiind ultima în complexitatea chimică.”
Martin Cordiner, autor principal, Centrul de zbor spațial Goddard
Carbonul este cheia vieții, din câte știm. Este abundent și poate forma compuși unici și diverse. Carbonul poate forma molecule mari numite polimeri, la temperaturi comune ale Pământului. Polimerii sunt o familie de molecule cu o gamă largă de proprietăți care joacă roluri cheie în țesuturile vii, cum ar fi proteinele și ADN-ul. Este dificil să-ți imaginezi viața fără carbon.
Întrucât viața se bazează pe molecule purtătoare de carbon, găsirea moleculelor de carbon complexe precum C60 + în spațiu este o descoperire intrigantă. „În unele moduri, viața poate fi gândită ca fiind ultima în complexitatea chimică”, a spus Cordiner. „Prezența C60 demonstrează fără echivoc un nivel ridicat de complexitate chimică intrinsecă mediilor spațiale și indică o probabilitate puternică pentru alte molecule extrem de complexe, purtătoare de carbon, care apar spontan în spațiu. ”
Cheia pentru găsirea C60 + în ISM este ceea ce se numește benzi interstițiale difuze (BID.)
Materialele primare din ISM sunt suspecții obișnuiți: hidrogenul și heliul. Dar există multe alte molecule complexe neidentificate în ISM, iar singura modalitate de a le găsi este studierea luminii stelare care trece prin ele.
Diferite elemente și compuși din ISM pot bloca sau absorbi anumite lungimi de undă ale luminii stelare. Folosind spectrometrie, oamenii de știință pot împărți lumina în lungimile de undă diferite și să o examineze. Făcând acest lucru, ei pot detecta cu exactitate care lungimi de undă sunt absente și pot deduce substanțele chimice responsabile.
În ISM, acest lucru poate fi dificil. Acolo, modelele de absorbție dezvăluite de spectrometrie acoperă o gamă mult mai largă de lumină, unele dintre ele fiind complet diferite de cele observate pe Pământ. Aceste modele se numesc benzi interstițiale difuze și au fost descoperite pentru prima dată în 1922 de astronomul american Mary Lea Heger.
Problema este că, pentru a identifica natura unui DIB în spațiu, trebuie să fie asortat cu unul văzut într-un laborator. Dar există milioane de structuri moleculare diferite și DIB-urile lor asociate, așa că ar fi nevoie de vieți pentru a le identifica pe toate.
„Astăzi, sunt cunoscute mai mult de 400 de DIB, dar (în afară de puținele noi atribuite C60+), niciunul nu a fost identificat în mod concludent ", a spus Cordiner. „Împreună, apariția DIB-urilor indică prezența unei cantități mari de molecule bogate în carbon în spațiu, unele dintre ele putând participa în cele din urmă la chimia care dă viață. Cu toate acestea, compoziția și caracteristicile acestui material vor rămâne necunoscute până când nu sunt alocate DIB-urile rămase. "
Oamenii de știință au petrecut zeci de ani încercând să găsească meciuri de laborator precise pentru DIB-uri.
Venerabilul Hubble Spots Buckyballs
De aici vine venerabilul Telescop spațial Hubble.
Echipa din spatele acestei noi cercetări a comparat modelele de absorbție C60 + în laborator cu DIB-urile pe care Hubble le-a observat în Interstellar Medium. Lucrările DIB de laborator au fost realizate de o altă echipă de la Universitatea din Basel, în Elveția. Hubble a putut observa datele de absorbție C60 + din percuția sa pe orbită, unde vaporii de apă din atmosfera Pământului nu o pot bloca. Chiar și așa, echipa a trebuit să împingă telescopul spațial dincolo de limitele sale de sensibilitate.
Descoperirea ionilor Buckyball în spațiu a făcut ca echipa să dea foc mai mult. Gândul merge, dacă aceste molecule de carbon complexe sunt prezente acolo în ISM, mai există altele? Pentru a afla, este nevoie de mai multe lucrări de laborator cu alte molecule de carbon complexe, pentru a identifica DIB-urile lor, astfel încât să poată fi corelate cu observațiile viitoare ale ISM.
Deocamdată, echipa din spatele acestui studiu vrea să continue să caute Buckyballs în spațiu, pentru a vedea cât de comune sunt. Autorul principal Cordiner consideră că, pe baza descoperirilor lor de până acum, C60 + este răspândit în galaxie.
Ceea ce înseamnă asta pentru apariția și evoluția vieții pe Pământ și în alte părți este în aer, dar este o linie interesantă de anchetă.
Surse:
- Comunicat de presă: Hubble găsește mici „mingi de fotbal electrice” în spațiu, ajută la rezolvarea misterului interstelar
- Lucrare de cercetare: confirmarea interstelară C60 + folosind telescopul spațial Hubble
- Intrare Wikipedia: Interstellar Medium
- Intrare Wikipedia: Carbon
