Учените откриха молекули, които съхраняват голяма част от въглерода в космоса
Екип, управителен от откриватели от Масачузетския софтуерен институт, е разкрил, че отдалечен междузвезден облак съдържа огромно количество пирен - тип огромна въглеродна молекула, известна като полицикличен благоуханен въглеводород (ПАВ).
Идентифицирането на пирен в този отдалечен облак, който е сходен на сбора от прахуляк и газ, който в последна сметка се е трансформирал в нашата лична Слънчева система, допуска, че той може да е бил източник на огромна част от въглерода в нашата Слънчева система. Тази догадка се поддържа и от неотдавнашното изобретение, че проби, върнати от близкия до Земята метеорит Рюгу, съдържат огромни количества пирен.
„ Един от огромните въпроси в региона на образуването на звездите и планетите е: Каква част от химическия инвентар от този ранен молекулярен облак е наследена и образува главните съставни елементи на Слънчевата система? Това, което преглеждаме, е началото и краят, а те демонстрират едно и също нещо. [Откритието ни] съставлява мощно доказателство, че този материал от ранния молекулярен облак намира своя път в леда, праха и скалистите тела, които построяват нашата Слънчева система “, споделя Брет Макгуайър, доцент по химия в Масачузетския софтуерен институт.
Поради своята симетричност самият пирен е незабележим за радиоастрономическите техники, които са употребявани за идентифициране на към 95 % от молекулите в космоса. Вместо това откривателите откриват изомер на цианопирена - версия на пирена, която е реагирала с цианид, с цел да наруши симетрията си. Молекулата е открита в далечен облак, прочут като TMC-1, благодарение на 100-метровия радиотелескоп „ Грийн Банк “ (GBT).
Макгуайър и Илса Кук, доцент по химия в Университета на Британска Колумбия, са старши създатели на публикация, описваща откритията, която ще излезе в. Габи Венцел, постдокторант от Масачузетския софтуерен институт в групата на Макгуайър, е водещ създател на проучването.
Въглерод в космоса
Смята се, че ПАВ, които съдържат пръстени от въглеродни атоми, слети дружно, съхраняват от 10 до 25 % от въглерода, който съществува в космоса. Преди повече от 40 години учени, употребяващи инфрачервени телескопи, започнаха да откриват характерности, за които се счита, че принадлежат на вибрационни режими на ПАВ в космоса, само че тази техника не можеше да разкрие тъкмо кои типове се намират там.
„ Откакто хипотезата за ПАВ беше създадена през 80-те години на предишния век, мнозина одобряваха, че тези молекули се намират в космоса, и те бяха открити в астероиди, комети и проби от метеорити, само че в действителност не можем да използваме инфрачервена спектроскопия, с цел да идентифицираме недвусмислено обособени ПАВ в космоса “, споделя Венцел.
През 2018 година екип, управителен от Макгуайър, заяви за откриването на бензонитрил - шествъглероден пръстен, обвързван с нитрилна (въглеродно-азотна) група - в TMC-1. За да създадат това изобретение, те употребяват телескопа „ Грийн Банк “, който може да открива молекули в пространството по техните ротационни спектри - присъщи светлинни модели, които молекулите излъчват, до момента в който се движат в пространството. През 2021 година екипът му разпознава първите обособени ПАВ в космоса: два изомера на цианонафталена, който се състои от два пръстена, слети дружно, с нитрилна група, прикрепена към единия пръстен.
На Земята ПАВ постоянно се срещат като странични артикули от изгарянето на изкопаеми горива, а също по този начин се откриват в следите от овъгляване на храна, приготвена на скара. Откриването им в TMC-1, чиято температура е единствено към 10 келвина, подсказва, че е допустимо те да се образуват и при доста ниски температури.
Фактът, че ПАВ са открити и в астероиди, метеорити и комети, накара доста учени да изкажат хипотезата, че молекулите са източник на огромна част от въглерода, формирал нашата Слънчева система. През 2023 година откриватели от Япония откриват огромни количества пирен в проби, върнати от метеорита Рюгу по време на задачата Хаябуса2, дружно с по-малки ПАВ, в това число нафталин.
Това изобретение стимулира Макгуайър и сътрудниците му да потърсят пирен в TMC-1. Пиренът, който съдържа четири пръстена, е по-голям от всички останали ПАВ, открити в космоса. Всъщност това е третата по величина молекула, разпозната в космоса, и най-голямата, откривана в миналото благодарение на радиоастрономията.
Преди да търсят тези молекули в космоса, откривателите първо трябваше да синтезират цианопирен в лаборатория. Циано или нитрилната група е нужна, с цел да може молекулата да излъчва сигнал, който радиотелескопът може да открие. Синтезът е осъществен от постдокторанта на Масачузетския софтуерен институт (MIT) Шуо Жанг в групата на Алисън Уендландт, доцент по химия в MIT.
След това откривателите проучват сигналите, които молекулите излъчват в лабораторията, които са безусловно същите като сигналите, които те излъчват в космоса.
С помощта на телескопа „ Грийн Банк “ откривателите откриват тези признаци в целия TMC-1. Те също по този начин откриват, че цианопиренът съставлява към 0,1 % от всичкия въглерод, открит в облака, което звучи малко, само че е значимо, когато се вземат поради хилядите разнообразни типове въглерод-съдържащи молекули, които съществуват в космоса, споделя Макгуайър.
„ Макар че 0,1% не звучи като огромно число, множеството въглерод е уловен във въглеродния оксид (CO) - втората по разпространяване молекула във Вселената с изключение на молекулярния водород. Ако оставим настрани Следствен отдел към окръжна прокуратура, един на всеки няколкостотин останали въглеродни атома се намира в пирена. Представете си хилядите разнообразни молекули, които съществуват, съвсем всички с доста разнообразни въглеродни атоми в тях, и една от няколкостотин е в пирена “, споделя той. „ Говорим за голямо обилие. “
Еуин ван Дисхук, професор по молекулярна астрофизика в Лайденската обсерватория в Нидерландия, назовава откритието „ ненадейно и вълнуващо “. „ То освен потвърждава, че забележителна част от въглерода е заключена в тези молекули, само че също по този начин показва разнообразни пътища за формиране на ароматни субстанции, в сравнение с са обсъждани до момента “, добавя ван Дисхук, който не е взел участие в проучването.
Източник: EurekAlert
