ستارهشناسانی که در حال مطالعه ستارهی جوان HD 100453 هستند، برای نخستینبار در تاریخ علم نجوم موفق به کشف ایزوتوپهای نادر متانول شدند؛ مولکولهایی که با منشأ حیات در ارتباط هستند. این مولکولها در گاز گرم اطراف این ستاره، جایی که سیارات جدید در حال شکلگیریاند، شناسایی شدند.این کشف، دیدی بیسابقه دربارهی ترکیبات آلی موجود در مراحل اولیهی شکلگیری منظومهها ارائه میدهد؛ ترکیباتی که بعدها در ساخت دنبالهدارها نقش خواهند داشت و شاید با برخورد به سیارات جوان، شیمی مورد نیاز برای پیدایش حیات را فراهم کنند.
ستارهی HD 100453: آزمایشگاه کیهانی کشف مولکولهای سازنده حیات
HD 100453 حدود ۳۳۰ سال نوری با زمین فاصله دارد و در صورت فلکی جنوبی قنطورس (Centaurus) قرار دارد. این ستاره حدود ۱.۵ برابر خورشید جرم دارد و تنها یک میلیون سال سن دارد؛ یعنی از منظر کیهانی، هنوز در دوران “نوزادی” بهسر میبرد. دیسک غبارآلودی که این ستاره را احاطه کرده، محیطی طبیعی برای بررسی ترکیبات شیمیایی اولیه است؛ ترکیباتی که سیارات و دنبالهدارهای آینده از آنها به ارث خواهند برد.
ایزوتوپها نسخههایی از یک مولکول هستند که تفاوت آنها در تعداد نوترونهای هستهی اتمهاست. در مورد متانول، تیم تحقیقاتی موفق شد ایزوتوپهایی را شناسایی کند که ۱۰ تا ۱۰۰ برابر از نوع معمولی نادرترند. برای مشاهده چنین مولکولهای کمیابی، به دقت و قدرت رصدی تلسکوپ ALMA در شیلی نیاز بود.آلیس بوث، نویسنده اصلی مقاله و اخترفیزیکدان مرکز اخترفیزیک هاروارد و اسمیتسونیان، در اینباره میگوید:«یافتن این ایزوتوپهای متانول اطلاعات ارزشمندی دربارهی تاریخچهی ترکیباتی میدهد که برای شکلگیری حیات روی زمین ضروری بودند.»از آنجا که ایزوتوپها مانند اثر انگشت شیمیایی عمل میکنند، نسبت آنها به ما در مورد شرایط دمایی، پرتوی، و ترکیب یخی محیطی که مولکولها در آن شکل گرفتهاند، اطلاعات میدهد.
نقش دما در ردیابی متانول
در گذشته، متانول معمولی در دیسک اطراف ستارگان کمجرم مانند خورشید مشاهده شده بود، اما تنها بهصورت غیرمستقیم؛ چرا که این الکل در قالب یخ روی دانههای غبار باقی میماند و برای تلسکوپها نامرئی بود.اما ستاره HD 100453، به دلیل جرم بالاتر، گرمای بیشتری تولید میکند و «خط برف» متانول را بهسمت بیرون میراند. در فاصلهای حدود ۱.۵ میلیارد مایل از ستاره – ۱۶ برابر فاصله زمین تا خورشید متانول از حالت یخ به گاز تبدیل میشود و در این حالت، سیگنالهای رادیویی آن قابل ردیابی میشوند.
لیزا وولفر، اخترفیزیکدان MIT و از نویسندگان مقاله، میگوید:«یافتن متانول در این محیط ستارهای مثل باز کردن بطری شرابی است که یک میلیون سال قدمت دارد. این ترکیب نشان میدهد که ستارهی جوان ما، از همان ابتدا، فرمول مناسبی برای ساخت حیات دارد.»یکی از نتایج جالب این تحقیق، شباهت بالای نسبت متانول به سایر مولکولها در دیسک HD 100453 با نسبتهای موجود در دنبالهدارهای منظومهی شمسی ماست.
دنبالهدارها بهعنوان «کپسولهای زمان» عمل میکنند که شیمی دوران اولیه منظومه شمسی را حفظ کردهاند. بسیاری از دانشمندان معتقدند که برخورد این دنبالهدارها با زمین اولیه، ترکیبات آلی را به آن منتقل کرده و مسیر حیات را هموار کردهاند.میلو تمینک از رصدخانه لیدن میگوید:«این یافتهها از این فرضیه حمایت میکند که دنبالهدارها نقش بزرگی در رساندن مواد آلی به زمین داشتهاند شاید حتی دلیل وجود ما باشند.»
متانول و یخ؛ پلی بهسوی ترکیبات پیچیدهتر و انبارهای غنی ترکیبات آلی
متانول یکی از ابتداییترین مولکولهای آلی است، اما میتواند با قرار گرفتن روی دانههای یخی و دریافت تابش، به ترکیبات پیچیدهتری مانند فرمالدهید، گلیکول، و حتی آمینواسیدها تبدیل شود. این واکنشها میتوانند در محیطهایی که شرایط مناسب دارند مانند دیسکهای شکلدهندهی سیارهها رخ دهند و “کیتهای شیمیایی آغازین” را تشکیل دهند.
این مواد، در برخورد با سیارات سنگی در حال شکلگیری، میتوانند واکنشهای شیمیایی پیچیده را فعال کنند و پایهای برای شکلگیری مولکولهای زیستی شوند.تیم تحقیقاتی با اندازهگیری نسبت ایزوتوپهای متانول در گاز، توانستند مقدار متانول یخزده در دیسک را تخمین بزنند. نتیجه این بود که یخهای موجود در این دیسک، بسیار بیشتر از پوشش سادهی آبیخ هستند؛ آنها انبارهای غنیای از مولکولهای کربنیاند و محیطی مناسب برای شیمی پیشزیستی (prebiotic chemistry) فراهم میکنند.
ایزوتوپهای نادر، کلید گشودن رازها و مسیر آینده: از متانول به حیات
کشف ایزوتوپهای نادر تنها یک شاهکار فنی نیست؛ بلکه به اخترشیمیدانان کمک میکند تا مسیرهای متفاوت شکلگیری این مولکولها را از هم تفکیک کنند. برای مثال، مولکولهایی که در دمای پایین روی دانههای یخی شکل گرفتهاند، معمولاً ایزوتوپهای سنگینتری دارند.نسبت ایزوتوپهای متانول در دیسک HD 100453 نیز چنین مبدا یخیای را تأیید میکند و نشان میدهد که بسیاری از ترکیبات آلی پیچیده ابتدا در شرایط انجماد شکل میگیرند و سپس با گرم شدن محیط به گاز تبدیل میشوند.
با پیشرفت توان رصدی تلسکوپ ALMA و همچنین ابزارهایی مانند تلسکوپ فضایی جیمز وب، ستارهشناسان آمادهاند تا ترکیبات پیچیدهتری را نیز شناسایی کنند. متانول تنها یک آغاز است؛ حضور آن احتمال یافتن مولکولهایی مانند آمینواسیدها و قندهای ساده را بالا میبرد.دانشمندان با بررسی ترکیبات موجود در دیسکهای ستارهای جوان، در حال تدوین نقشهای از شیمی حیات در کیهان هستند. کشف مولکولهای حیاتساز در اطراف ستارهای متفاوت با خورشید، امید به وجود حیات در سایر نقاط کهکشان را تقویت میکند هرچند اینکه آیا این ترکیبات در نهایت به حیات منجر شوند به عوامل بسیاری وابسته است، اما یک چیز اکنون مشخصتر از همیشه است: دستورالعمل ساخت حیات، از همان آغاز تولد ستارگان و سیارات نوشته میشود.
بیشتر بدانیم: شناسایی نیای واحد تمام موجودات زنده
لینک منبع: earth
نظرات کاربران