JWST يكتشف الجزيء المتأين الذي يمكن أن يكون متورطًا في ظهور الحياة - عالم الفيزياء

JWST يكتشف الجزيء المتأين الذي يمكن أن يكون متورطًا في ظهور الحياة - عالم الفيزياء

الطابع الزمني: 25 يوليو 2023 ، الساعة 9:05 صباحًا

كاتيونات الميثيل في d203-506
منطقة تشكل النجوم: تُظهر الصورة المأخوذة من أداة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة التابعة لـ JWST منطقة صغيرة من سديم الجبار. يوجد في وسط هذه الصورة d203-506 ، حيث لاحظ علماء الفلك كاتيونات الميثيل لأول مرة في d203-506. (بإذن من: ESA / Webb و NASA و CSA و M. Zamani (ESA / Webb) وفريق PDRs4All ERS)

لأول مرة ، لاحظ علماء الفلك توقيع الميثيل الكاتيونات في قرص مكون للكواكب. باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) ، قام فريق بقيادة أوليفييه بيرنيه في جامعة تولوز أظهر أن كاتيونات الميثيل - وهي مقدمة مهمة للكيمياء العضوية المعقدة - تتشكل في الأشعة فوق البنفسجية الشديدة المنبعثة من النجوم الشابة الضخمة القريبة.

في سبعينيات القرن الماضي ، اقترح علماء الفلك لأول مرة أن جزيء الميثيل الموجبة (CH3+) يمكن أن يكون دافعًا رئيسيًا للكيمياء العضوية المعقدة في الفضاء - وهي عملية يمكن أن تؤدي في النهاية إلى ظهور الحياة. دليل على CH3+ في الفضاء يمكن أن يشير إلى وجود جزيئات أكبر - ولكن حتى الآن ، مجموعة من العوامل تعني أن CH3+ لم يتم ملاحظتها خارج النظام الشمسي.

التحدي الرئيسي الذي يواجه أولئك الذين يحاولون مراقبة الأيون هو أن CH3+ لا يحتوي على عزم ثنائي القطب دائم مما يجعله غير مرئي للتلسكوبات الراديوية. بدلاً من ذلك ، يمكن التعرف على الأيون من الخطوط الطيفية التي يطبعها على الأشعة تحت الحمراء. ومع ذلك ، يمتص الغلاف الجوي للأرض هذه الأطوال الموجية بشدة أو يتناثرها ، مما يجعل من المستحيل رؤيتها من الأرض.

قزم أحمر شاب

من مداره فوق الأرض ، اكتشف JWST الآن هذا التوقيع الطيفي في نظام يسمى d203-506 ، والذي يبعد 1350 سنة ضوئية في سديم الجبار. يتكون النظام من نجم قزم أحمر شاب محاط بقرص مكون من كوكب.

لأن CH3+  كان بعيد المنال للغاية ، كافح فريق بيرني لتحديد التوقيع ، لكن الفريق حدده في النهاية على أنه أول اكتشاف على الإطلاق لـ interstellar CH3+. يوضح أحد أعضاء الفريق: "أصبح اكتشافنا ممكنًا فقط لأن علماء الفلك وواضعي النماذج وعلماء التحليل الطيفي المختبر قد وحدوا قواهم لفهم الميزات الفريدة التي لاحظها جيمس ويب" ماري ألين مارتن دروميل في جامعة باريس ساكلاي.

والنتيجة رائعة بشكل خاص لأن سديم الجبار مزدحم بنجوم شابة ضخمة تستحم في d203-506 بأشعة فوق بنفسجية مكثفة. استنادًا إلى التواقيع الكيميائية الموجودة في النيازك ، يعتقد علماء الفلك الآن على نطاق واسع أن أنظمة الكواكب مثل النظام الشمسي تعرضت ذات يوم للقصف بمستويات مماثلة من الإشعاع. قد يكون هذا الإشعاع قد نشأ من النجوم الضخمة ، مثل تلك التي تشكلت من نفس سحابة المواد التي خلقت الشمس. ثم احترقت هذه النجوم الضخمة بعد بضعة ملايين من السنين.

الإشعاع المدمر

على الرغم من أن الأشعة فوق البنفسجية الشديدة تدمر الجزيئات العضوية المعقدة ، إلا أن هذه النتائج الأخيرة تشير إلى أنها يمكن أن توفر الطاقة اللازمة لتأين الميثان ، مما يؤدي إلى إنتاج CH3+. اكتشاف آخر مثير للاهتمام هو نقص المياه المكتشفة في d203-506 - والذي يمكن أن يكون مرتبطًا أيضًا بمستويات عالية من الأشعة فوق البنفسجية.

يوضح بيرنيه: "يُظهر هذا بوضوح أن الأشعة فوق البنفسجية يمكن أن تغير تمامًا كيمياء قرص كوكبي أولي". "قد تلعب في الواقع دورًا مهمًا في المراحل الكيميائية المبكرة لأصول الحياة من خلال المساعدة في إنتاج الميثان3+ - شيء ربما تم التقليل من شأنه من قبل ".

يمكن لهذه العملية أن تمكن جزيئات أكثر تعقيدًا من الظهور لاحقًا ، بمجرد احتراق النجوم الضخمة. عند هذه النقطة ، يمكن للأيونات أن تستمر في النهاية لتشكيل الأحماض الأمينية والنيوكليوتيدات وغيرها من اللبنات الجزيئية الأساسية للحياة.

إجمالاً ، تعتبر النتيجة علامة فارقة في فهمنا لكيمياء أنظمة النجوم الناشئة. "هذا الكشف عن CH3+ لا يثبت فقط الحساسية المذهلة لـ [JWST] ولكنه يؤكد أيضًا الأهمية المركزية المفترضة لـ CH3+ في الكيمياء بين النجوم ، "يقول مارتن دروميل. بينما يواصل JWST استكشافه للسماء ، يأمل الفريق أن تكون نتيجتهما مجرد بداية لموجة جديدة من الاكتشافات المماثلة.

تم وصف البحث في الطبيعة.

الطابع الزمني:

اكثر من عالم الفيزياء