Учените, работещи с космическия телескоп Хъбъл, са открили много сложна молекула навън в космоса. Наречени Buckyballs, след известния мислител Buckminster Fuller, те представляват молекулна подредба от 60 въглеродни атома (C60) в грубата форма на футболна топка. Въпреки че не са за първи път тези екзотични молекули са забелязани в космоса, за първи път са открити йони на Бъкибол.
Букиболите (известни още като Buckminsterfullerenes) бяха открити в междузвездната среда (ISM,) дифузната материя и радиация, които съществуват между слънчевите системи. Тъй като ISM е вид фундаментална материя, от която в крайна сметка се формират звезди и планети, астрономите наистина се интересуват от нея. Разбирането на съдържанието на ISM хвърля светлина върху изгряването на звезди, планети и в крайна сметка самия живот.
„Нашето потвърждение на С60+ показва колко сложна астрохимия може да получи, дори в най-ниската плътност, най-силно ултравиолетово облъчените среди в Галактиката. “
Мартин Кординер, водещ автор, Център за космически полети Годард
Екипът, стоящ зад това откритие, публикува своите открития в писмото на Astrophysical Journal Letters на 22 април 2019 г. Документът се нарича „Потвърждаване на междузвезден C60 + с помощта на космическия телескоп Хъбъл“. Водещ автор е Мартин Кординер от Католическия университет в Америка, разположен в центъра за космически полети на Годард в НАСА в Грийнбелт, Мериленд.
На Земята учените са открили C60 +, но това е рядко. Те са го открили в скали и минерали, а също и в сажди, генерирани при горене с висока температура. Намирането на йонизирана (електрически заредена) форма на C60 + в ISM е изненадващо, защото това е толкова тежка среда.
C60 + в космоса е йонизиран от звезди. Ултравиолетовата светлина от звезди отделя електрон от С60, който оставя молекулата с положителен заряд. Намирането на тези сложни въглеродни молекули в космоса е една стъпка към по-пълен каталог на материята в Междузвездната среда.
Животът: Крайната химическа сложност
„Дифузният ISM в исторически план се смяташе за твърде сурова и слаба среда, за да се появят значителни количества големи молекули“, казва водещият автор на Cordiner в съобщение за печата. „Преди откриването на С60, най-големите известни молекули в Космоса са с размер само 12 атома. Нашето потвърждение на С60+ показва колко сложна астрохимия може да получи, дори в най-ниската плътност, най-силно ултравиолетово облъчените среди в Галактиката. “
„По някакъв начин животът може да се разглежда като най-горната химическа сложност.“
Мартин Кординер, водещ автор, Център за космически полети Годард
Доколкото знаем, въглеродът е ключов за живота. Това е изобилно и може да образува уникални и разнообразни съединения. Въглеродът може да образува големи молекули, наречени полимери, при общи земни температури. Полимерите са семейство молекули с широк спектър от свойства, които играят ключова роля в живите тъкани като протеини и ДНК. Трудно е да си представим живота без въглерод.
Тъй като животът се основава на въглерод-съдържащи молекули, намирането на сложни въглеродни молекули като C60 + в космоса е интригуващо откритие. „По някакъв начин животът може да се смята за най-горната химическа сложност“, казва Кординер. „Присъствието на С60 недвусмислено демонстрира високо ниво на химическа сложност, присъща на космическата среда, и сочи към голяма вероятност за други изключително сложни, въглерод-съдържащи молекули, възникващи спонтанно в космоса. "
Ключово за намирането на C60 + в ISM е това, което се нарича дифузна междузвездна лента (IDBs.)
Основните материали в ISM са обичайните заподозрени: водород и хелий. Но има много други неидентифицирани сложни молекули в ISM и единственият начин да ги намерите е да изучите звездната светлина, която преминава през тях.
Различните елементи и съединения в ISM могат да блокират или абсорбират определени дължини на вълната на звездната светлина. Използвайки спектрометрия, учените могат да разделят светлината на различните й дължини на вълната и да я изследват. По този начин те могат точно да открият кои дължини на вълната отсъстват и да изведат отговорните химикали.
Във ISM това може да бъде трудно. Навън моделите на абсорбция, разкрити чрез спектрометрия, обхващат много по-широк спектър от светлина, някои от които са напълно различни от всички, които се виждат на Земята. Тези модели се наричат дифузни междузвездни ленти и за първи път са открити през 1922 г. от американската астроном Мери Леа Хегер.
Проблемът е, че за да се идентифицира естеството на DIB в пространството, той трябва да бъде съпоставен с един, наблюдаван в лаборатория. Но има милиони различни молекулярни структури и свързаните с тях DIB, така че ще са необходими живота им, за да се идентифицират всички тях.
„Днес са известни повече от 400 DIB, но (с изключение на няколкото новоприписани на C60+), никой не е категорично идентифициран “, казва Кординер. „Заедно появата на DIB показва, че в космоса има голямо количество богати на въглерод молекули, някои от които в крайна сметка могат да участват в химията, която води до живот. Съставът и характеристиките на този материал обаче ще останат неизвестни, докато не бъдат назначени останалите DIB. “
Учените прекараха десетилетия в опити да намерят прецизни лабораторни съвпадения за DIB.
Вечерните топчета на Хъбъл Buckyballs
Тук идва и вековният космически телескоп Хъбъл.
Екипът, стоящ зад това ново изследване, сравнява моделите на абсорбция на C60 + в лабораторията с DIBs, които Hubble наблюдава в межзвездната среда. Лабораторната работа на DIB беше извършена от друг екип от университета в Базел, Швейцария. Хъбълът успя да наблюдава данните от поглъщането на C60 + от костура си в орбита, където водната пара в земната атмосфера не може да го блокира. Въпреки това екипът трябваше да изтласка космическия телескоп отвъд границите на чувствителността му.
Откриването на йони в Бъкибол в Космоса екипът се запали за повече. Мисленето продължава, ако тези сложни въглеродни молекули присъстват там в ISM, има ли други? За да разберете, е необходима повече лабораторна работа с други сложни въглеродни молекули, за да се идентифицират техните DIBs, така че те да могат да бъдат съпоставени с бъдещи наблюдения на ISM.
Засега екипът, който стои зад това проучване, иска да продължи да търси Buckyballs в космоса, за да види колко общи са те. Водещият автор Кординер смята, че въз основа на техните открития досега, C60 + е широко разпространен в галактиката.
Какво означава това за появата и еволюцията на живота на Земята и другаде, е във въздуха, но това е интригуваща линия на проучване.
Източници:
- Прессъобщение: Хъбъл намира миниатюрни „електрически футболни топки“ в космоса, помага да се разреши междузвездната мистерия
- Документ за изследване: Потвърждаване на Междузвезден C60 + с помощта на космическия телескоп Хъбъл
- Запис в Уикипедия: Междузвезден среден
- Вписване в Уикипедия: Въглерод
