Το JWST εντοπίζει ιονισμένο μόριο που θα μπορούσε να εμπλέκεται στην εμφάνιση της ζωής - Physics World

Το JWST εντοπίζει ιονισμένο μόριο που θα μπορούσε να εμπλέκεται στην εμφάνιση της ζωής - Physics World

Χρονική σήμανση: 25 Ιουλίου 2023 9:05 π.μ.

Κατιόντα μεθυλίου στο d203-506
Περιοχή σχηματισμού αστεριών: εικόνα από το όργανο μεσαίου υπερύθρου του JWST δείχνει μια μικρή περιοχή του νεφελώματος του Ωρίωνα. Στο κέντρο αυτής της εικόνας βρίσκεται το d203-506, όπου οι αστρονόμοι παρατήρησαν κατιόντα μεθυλίου για πρώτη φορά το d203-506. (Ευγενική προσφορά: ESA/Webb, NASA, CSA, M. Zamani (ESA/Webb) και η ομάδα PDRs4All ERS)

Για πρώτη φορά, οι αστρονόμοι παρατήρησαν την υπογραφή κατιόντων μεθυλίου σε έναν δίσκο που σχηματίζει πλανήτες. Χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST), μια ομάδα με επικεφαλής τον Ολιβιέ Μπερνέ στο Πανεπιστήμιο της Τουλούζης έχει δείξει ότι τα κατιόντα μεθυλίου - ένας σημαντικός πρόδρομος της πολύπλοκης οργανικής χημείας - σχηματίζονται στην έντονη υπεριώδη ακτινοβολία που εκπέμπεται από τεράστια νεαρά αστέρια κοντά.

Στη δεκαετία του 1970 οι αστρονόμοι πρότειναν για πρώτη φορά ότι το μόριο κατιόντος μεθυλίου (CH3+) θα μπορούσε να αποτελέσει βασικό έναυσμα για πολύπλοκη οργανική χημεία στο διάστημα – μια διαδικασία που θα μπορούσε τελικά να οδηγήσει στην εμφάνιση της ζωής. Στοιχεία CH3+ στο διάστημα θα μπορούσε να δείξει την παρουσία μεγαλύτερων μορίων – αλλά μέχρι στιγμής, ένας συνδυασμός παραγόντων σήμαινε ότι η CH3+ δεν είχε παρατηρηθεί εκτός του ηλιακού συστήματος.

Η κύρια πρόκληση που αντιμετωπίζουν όσοι προσπαθούν να παρατηρήσουν το ιόν είναι ότι το CH3+ δεν έχει μόνιμη διπολική ροπή που το καθιστά αόρατο στα ραδιοτηλεσκόπια. Εναλλακτικά, το ιόν μπορεί να αναγνωριστεί από τις φασματοσκοπικές γραμμές που αποτυπώνει στην υπέρυθρη ακτινοβολία. Ωστόσο, αυτά τα μήκη κύματος απορροφώνται πολύ ή διασκορπίζονται από την ατμόσφαιρα της Γης, καθιστώντας πρακτικά αδύνατη την προβολή τους από το έδαφος.

Νέος κόκκινος νάνος

Από την τροχιά του ψηλά πάνω από τη Γη, το JWST έχει τώρα ανιχνεύσει αυτή τη φασματοσκοπική υπογραφή σε ένα σύστημα που ονομάζεται d203-506, το οποίο βρίσκεται 1350 έτη φωτός μακριά στο νεφέλωμα του Ωρίωνα. Το σύστημα περιλαμβάνει ένα νεαρό κόκκινο νάνο αστέρι που περιβάλλεται από έναν δίσκο που σχηματίζει πλανήτες.

Επειδή η Χ.Θ3+  ήταν τόσο άπιαστο, η ομάδα του Berné πάλεψε να αναγνωρίσει την υπογραφή, αλλά η ομάδα τελικά την αναγνώρισε ως την πρώτη ανίχνευση διαστρικού CH3+. «Η ανακάλυψή μας κατέστη δυνατή μόνο επειδή αστρονόμοι, μοντελιστές και εργαστηριακοί φασματογράφοι ένωσαν τις δυνάμεις τους για να κατανοήσουν τα μοναδικά χαρακτηριστικά που παρατηρήθηκαν από τον James Webb», εξηγεί το μέλος της ομάδας. Marie-Aline Martin-Drumel στο Πανεπιστήμιο Paris-Saclay.

Το αποτέλεσμα είναι ιδιαίτερα συναρπαστικό επειδή το νεφέλωμα του Ωρίωνα είναι γεμάτο με νεαρά, τεράστια αστέρια, τα οποία λούζουν το d203-506 σε έντονη υπεριώδη ακτινοβολία. Με βάση τις χημικές υπογραφές που βρέθηκαν σε μετεωρίτες, οι αστρονόμοι πιστεύουν τώρα ευρέως ότι πλανητικά συστήματα όπως το ηλιακό σύστημα βομβαρδίστηκαν κάποτε με παρόμοια επίπεδα ακτινοβολίας. Αυτή η ακτινοβολία μπορεί να προέρχεται από τεράστια αστέρια, όπως αυτά που σχηματίστηκαν από το ίδιο νέφος υλικού που δημιούργησε τον Ήλιο. Αυτά τα τεράστια αστέρια στη συνέχεια κάηκαν μετά από λίγα εκατομμύρια χρόνια.

Καταστροφική ακτινοβολία

Αν και η έντονη υπεριώδης ακτινοβολία είναι καταστροφική για πολύπλοκα οργανικά μόρια, αυτά τα τελευταία αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι θα μπορούσε να παρέχει την ενέργεια που απαιτείται για τον ιονισμό του μεθανίου, προκαλώντας την παραγωγή CH3+. Ένα άλλο ενδιαφέρον εύρημα ήταν η έλλειψη νερού που ανιχνεύθηκε στο d203-506 – η οποία θα μπορούσε επίσης να σχετίζεται με υψηλά επίπεδα υπεριώδους ακτινοβολίας.

«Αυτό δείχνει ξεκάθαρα ότι η υπεριώδης ακτινοβολία μπορεί να αλλάξει εντελώς τη χημεία ενός πρωτοπλανητικού δίσκου», εξηγεί ο Berné. «Μπορεί πραγματικά να παίξει κρίσιμο ρόλο στα πρώιμα χημικά στάδια της προέλευσης της ζωής, βοηθώντας στην παραγωγή CH3+ – κάτι που ίσως στο παρελθόν είχε υποτιμηθεί».

Αυτή η διαδικασία θα μπορούσε να επιτρέψει σε πιο πολύπλοκα μόρια να αναδυθούν αργότερα, όταν τα τεράστια αστέρια έχουν καεί. Σε αυτό το σημείο τα ιόντα θα μπορούσαν τελικά να συνεχίσουν να σχηματίζουν αμινοξέα, νουκλεοτίδια και άλλα βασικά μοριακά δομικά στοιχεία της ζωής.

Συνολικά, το αποτέλεσμα είναι ένα βασικό ορόσημο στην κατανόησή μας για τη χημεία των αναδυόμενων αστρικών συστημάτων. «Αυτή η ανίχνευση του CH3+ όχι μόνο επικυρώνει την απίστευτη ευαισθησία του [JWST] αλλά επιβεβαιώνει επίσης την υποτιθέμενη κεντρική σημασία του CH3+ στη διαστρική χημεία», λέει ο Martin-Drumel. Καθώς η JWST συνεχίζει την εξερεύνηση του ουρανού, η ομάδα ελπίζει ότι το αποτέλεσμά της θα είναι απλώς η αρχή ενός νέου κύματος παρόμοιων ανακαλύψεων.

Η έρευνα περιγράφεται στο Φύση.

Σφραγίδα ώρας:

Περισσότερα από Κόσμος Φυσικής