اكتشف العلماء الذين يعملون مع تلسكوب هابل الفضائي جزيءًا معقدًا جدًا في الفضاء. تسمى بوكي بولز ، بعد المفكر الشهير بوكمينستر فولر ، وهي ترتيب جزيئي لـ 60 ذرة كربون (C60) في شكل خشن لكرة القدم. على الرغم من أنها ليست المرة الأولى التي يتم فيها رصد هذه الجزيئات الغريبة في الفضاء ، إلا أنها المرة الأولى التي يتم فيها العثور على أيونات بوكي بول.
تم العثور على Buckyballs ، (المعروف أيضًا باسم Buckminsterfullerenes) في الوسط بين النجوم (ISM) ، المادة المنتشرة والإشعاع الموجود بين الأنظمة الشمسية. نظرًا لأن ISM هو نوع من المادة الأساسية التي تتكون منها النجوم والكواكب في نهاية المطاف ، فإن علماء الفلك مهتمون بها حقًا. إن فهم محتويات ISM يسلط الضوء على صعود النجوم والكواكب ، وفي النهاية الحياة نفسها.
”تأكيدنا على C60+ يوضح مدى تعقيد الكيمياء الفلكية ، حتى في أقل كثافة ، في البيئات المشعة بالأشعة فوق البنفسجية بقوة في المجرة ".
مارتن كوردنر ، المؤلف الرئيسي لمركز جودارد لرحلات الفضاء
نشر الفريق وراء هذا الاكتشاف النتائج التي توصلوا إليها في رسائل مجلة Astrophysical Journal في 22 أبريل 2019. وتسمى الورقة "تأكيد Interstellar C60 + باستخدام تلسكوب هابل الفضائي". المؤلف الرئيسي هو مارتن كوردنر من الجامعة الكاثوليكية الأمريكية ، المتمركز في مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لوكالة ناسا في غرينبيلت بولاية ماريلاند.
على الأرض ، وجد العلماء C60 + ، لكنه نادر. لقد وجدوها في الصخور والمعادن ، وكذلك في السخام الناتج عن احتراق درجات الحرارة العالية. من المثير للدهشة العثور على شكل C60 + المتأين (المشحون كهربائياً) في ISM ، لأنها بيئة قاسية.
تتأين C60 + في الفضاء بواسطة النجوم. يزيل الضوء فوق البنفسجي من النجوم إلكترونًا من C60 ، مما يترك الجزيء بشحنة موجبة. يعد العثور على جزيئات الكربون المعقدة هذه في الفضاء خطوة واحدة نحو كتالوج أكثر اكتمالًا للمادة في الوسط النجمي.
الحياة: التعقيد الكيميائي النهائي
قال المؤلف الرئيسي Cordiner في بيان صحفي: "كان ISM المنتشر يُعتبر تاريخياً قاسيًا للغاية وبيئة ضعيفة بحيث لا تحدث وفرة كبيرة من الجزيئات الكبيرة". قبل الكشف عن ج60أكبر جزيئات معروفة في الفضاء كان حجمها 12 ذرة فقط. تأكيدنا لـ C60+ يوضح مدى تعقيد الكيمياء الفلكية ، حتى في أقل كثافة ، في البيئات المشعة بالأشعة فوق البنفسجية بقوة في المجرة ".
"في بعض النواحي ، يمكن اعتبار الحياة في نهاية المطاف في التعقيد الكيميائي."
مارتن كوردنر ، المؤلف الرئيسي لمركز جودارد لرحلات الفضاء
الكربون هو مفتاح الحياة ، على حد علمنا. إنها وفيرة ، ويمكن أن تشكل مركبات فريدة ومتنوعة. يمكن أن يشكل الكربون جزيئات كبيرة تسمى البوليمرات ، عند درجات حرارة الأرض المشتركة. البوليمرات هي مجموعة من الجزيئات لها مجموعة واسعة من الخصائص التي تلعب أدوارًا رئيسية في الأنسجة الحية مثل البروتينات والحمض النووي. من الصعب تخيل الحياة بدون كربون.
نظرًا لأن الحياة تعتمد على الجزيئات الحاملة للكربون ، فإن العثور على جزيئات الكربون المعقدة مثل C60 + في الفضاء يعد اكتشافًا مثيرًا للاهتمام. قال كوردنر: "في بعض النواحي ، يمكن اعتبار الحياة على أنها الحد الأقصى في التعقيد الكيميائي". "حضور ج60 يوضح بشكل لا لبس فيه مستوى عال من التعقيد الكيميائي المتأصل في البيئات الفضائية ، ويشير إلى احتمال قوي لجزيئات أخرى معقدة للغاية وحاملة للكربون تنشأ تلقائيًا في الفضاء. "
مفتاح العثور على C60 + في ISM هو ما يسمى بالنطاقات بين النجوم المنتشرة (IDBs).
المواد الأولية في ISM هي المشتبه بهم المعتادون: الهيدروجين والهيليوم. ولكن هناك العديد من الجزيئات المعقدة الأخرى غير المحددة في ISM ، والطريقة الوحيدة للعثور عليها هي دراسة ضوء النجوم الذي يمر عبرها.
يمكن للعناصر والمركبات المختلفة في ISM حجب أو امتصاص أطوال موجية معينة من ضوء النجوم. باستخدام قياس الطيف ، يمكن للعلماء تقسيم الضوء إلى أطوال موجية مختلفة وفحصه. من خلال القيام بذلك ، يمكنهم الكشف بدقة عن الأطوال الموجية الغائبة ، واستنتاج المواد الكيميائية المسؤولة.
قد يكون هذا صعبًا في ISM. في الخارج ، تغطي أنماط الامتصاص التي كشف عنها قياس الطيف نطاقًا أوسع بكثير من الضوء ، وبعضها مختلف تمامًا عن أي رؤية على الأرض. تسمى هذه الأنماط Diffuse Interstellar Bands ، وقد تم اكتشافها لأول مرة في عام 1922 من قبل الفلكي الأمريكي ماري ليا هيجر.
المشكلة هي ، لتحديد طبيعة DIB في الفضاء ، يجب أن تتطابق مع تلك الموجودة في المختبر. ولكن هناك الملايين من الهياكل الجزيئية المختلفة و DIBs المرتبطة بها ، لذلك يستغرق تحديدها جميعًا عمرًا.
"اليوم ، هناك أكثر من 400 DIBs معروفة ، ولكن (بصرف النظر عن القليل منها المنسوب إلى C60+قال كوردنر) ، لم يتم تحديد أي منها بشكل قاطع. "معًا ، يشير ظهور DIBs إلى وجود كمية كبيرة من الجزيئات الغنية بالكربون في الفضاء ، والتي قد يشارك بعضها في نهاية المطاف في الكيمياء التي تولد الحياة. ومع ذلك ، سيظل تكوين وخصائص هذه المادة غير معروفين حتى يتم تعيين DIBs المتبقية. "
أمضى العلماء عقودًا في محاولة العثور على تطابقات مختبرية دقيقة لـ DIBs.
بقع كرات بوكي الجليلة
هذا هو المكان الذي يأتي فيه تلسكوب هابل الفضائي.
قارن الفريق وراء هذا البحث الجديد أنماط امتصاص C60 + في المختبر مع DIBs التي لاحظها هابل في الوسط النجمي. تم عمل مختبر DIB من قبل فريق آخر من جامعة بازل في سويسرا. كان هابل قادرًا على مراقبة بيانات امتصاص C60 + من جثمه في مداره ، حيث لا يستطيع بخار الماء في الغلاف الجوي للأرض حجبه. ومع ذلك ، كان على الفريق دفع التلسكوب الفضائي إلى ما وراء حدود حساسيته.
أدى اكتشاف أيونات Buckyball في الفضاء إلى زيادة نشاط الفريق للحصول على المزيد. يذهب التفكير ، إذا كانت جزيئات الكربون المعقدة موجودة في ISM ، فهل هناك غيرها؟ لمعرفة المزيد ، هناك حاجة إلى مزيد من العمل المختبري مع جزيئات الكربون المعقدة الأخرى ، لتحديد DIBs بحيث يمكن مطابقتها بالملاحظات المستقبلية لـ ISM.
في الوقت الحالي ، يريد الفريق المسؤول عن هذه الدراسة مواصلة البحث عن Buckyballs في الفضاء ، لمعرفة مدى شيوعها. يعتقد المؤلف الرئيسي Cordiner أنه بناءً على نتائجهم حتى الآن ، فإن C60 + منتشر على نطاق واسع في المجرة.
ما يعنيه ذلك لظهور الحياة وتطورها على الأرض وأماكن أخرى في الهواء ، ولكنه خط مثير للاهتمام.
مصادر:
- بيان صحفي: هابل يجد "كرات كرة القدم الكهربائية" الصغيرة في الفضاء ، ويساعد على حل اللغز بين النجوم
- ورقة بحثية: تأكيد ما بين النجوم C60 + باستخدام تلسكوب هابل الفضائي
- دخول ويكيبيديا: Interstellar Medium
- دخول ويكيبيديا: الكربون
