Cukier występuje poza naszym układem planetarnym, wykazały ostatnie badania radioastronomiczne. Może już niedługo będziemy w stanie powiedzieć, jak powstało życie we Wszechświecie.

Dzięki Radioteleskopowi im. Roberta C. Byrd’a w Green Bank (GBT), należącemu do Amerykańskiej Fundacji Naukowej, astronomowie okryli znaczne ilości zmrożonych cząsteczek cukru prostego w chmurze gazu położonej w pobliżu centrum Drogi Mlecznej, około 26 tysięcy lat świetlnych od Ziemi. Znalezisko sugeruje, że proste cząsteczki organiczne – podstawowe cegiełki budujące żywe organizmy, mogą powstawać samoistnie w przestrzeni kosmicznej.

Odkryte cząsteczki najprostszego, ośmioatomowego cukru (aldehydu glikolowego). Znajdują się w chmurze gazowo-pyłowej skatalogowanej jako Sagitarius B2. Jest to gazowy obłok, jakich wiele w naszej galaktyce, podstawowe źródło materiału do budowy nowych gwiazd i planet. Astronomowie już wcześniej, w 2000 roku, odkryli cząsteczki cukru w cieplejszych regionach obłoku, ale nie spodziewali się, że cukier może istnieć w bardzo niskich temperaturach. Odnaleziony cukier ma temperaturę 8 stopni powyżej zera absolutnego, w tych warunkach wszystkie ruchy wewnątrz cząsteczkowe ustają. Sygnał zimnego aldehydu glikolowego był niezwykle silny w porównaniu z wcześniej zarejestrowanymi sygnałami tej substancji. Możemy z tego wywnioskować, że znaczne ilości cukru istnieją w zimnych obszarach przestrzeni kosmicznej.

(Hemi)aldehyd glikolowy (CH2OHCHO) jest związkiem dwu węglowym, najprostszym cukrem. W wyniku reakcji aldehydu glikolowego z odpowiednim cukrem 3-węglowym powstaje, rybora zawierająca 5 atomów węgla. Ryboza i jej pochodna dezoksyryboza są odpowiednio podstawowymi budulcami kwasów: rybonukleinowego – RNA i dezoksyrybonukleinowego – DNA.

Na Ziemi większość reakcji chemicznych zachodzi z udziałem wody. Warunki panujące w przestrzeni kosmicznej są zupełnie inne. Tu skomplikowane cząsteczki mogą powstawać jedynie na powierzchni, bądź tuż pod powierzchnią małych ziaren pyłu. Według teorii małe cząsteczki: wody, formaldehydu, metanu, amoniaku, dwutlenku węgla czy metanolu tworzą cienkie otoczki wokół ziaren nieorganicznego pyłu. Fale uderzeniowe, powstających w procesie grawitacyjnego zapadania się, bądź termicznego rozszerzania gwiazd, napotykając na swojej drodze chmurę pyłu podgrzewając ją. W wyniku tego, z prostych substratów powstają bardziej skomplikowane związki. Energia jest na tyle duża, że złożone substancje odparowują z powierzchni ziaren pyłu. Gdy fal uderzeniowa wygaśnie temperatura znów się obniża, nowo powstałe cząsteczki pozostają w przestrzeni kosmicznej jako rzadki, zimny gaz.

Mimo że ziemska chemia znacznie się różni od chemii przestrzeni kosmicznej, produkty reakcji są takie same. Te i wcześniejsze badania chemii okresu prebiotycznego – kiedy dopiero tworzyły się proste substancje organiczne – wykazały, że międzygwiezdne obłoki gazu mogą zawierać substancje – podstawowe cegiełki życia zanim z gazu i pyłu powstanie system planetarny. “Większość z ostatnio znalezionych cząsteczek wcześniej udało się wytworzyć, symulując w laboratorium warunki jakie panowały przed powstaniem życia“, mówi Jan M. Hollis z Centrum Lotów Kosmicznych NASA w Greenbelt. Wynika z tego, że najprostsze cząsteczki organiczne dzięki którym na naszej planecie wytworzyło się życie pochodziły z obłoków międzygwiezdnej materii.

Właściwemu procesowi formowania planet towarzyszy niezwykle wysoka temperatura. Takich warunków nie byłby wstanie przetrwać żaden skomplikowany związek organiczny. Jednak, jak wskazują ostatnie badania, takie cząsteczki mogą powstawać w zimnych regionach obłoku gazowego podczas przejścia przezeń fali uderzeniowej. Zimne chmury gazu mogą znajdować się w zewnętrznych regionach młodego układu planetarnego. Związki organiczne mogą być przeniesione do wewnątrz układu przez komety. Podczas kosmicznych kolizji komety bądź odłamki w ich długi ogonach będą rozsiewały związki organiczne na powierzchni młodych planet.

Zimny aldehyd glikolowy odkryto prowadząc nasłuch radiowy. Wszystkie cząsteczki chemiczne zmniejszając swoją energię emitują, charakterystyczną dla danej zmiany stanu energetycznego, falę elektromagnetyczną. Podobnie jest absorpcją. Tylko pochłaniają ściśle określona długość, cząsteczki mogą zwiększać swoją energię. W niskich temperaturach aldehyd glikolowy może znajdować się jedynie w dwóch stanach energetycznych. Cząsteczki w tych warunkach wykonują niewielkie obroty wokół osi przechodzącej przez atomy węgla, istnieją tylko kilka dozwolonych prędkości ruchu. Znając energię poszczególnych poziomów energetycznych cząsteczek, naukowcy są wstanie wyliczyć długość fal wypromieniowywanych i pochłanianych. Każda substancja posiada w danym przedziale temperatur unikatowy zbiorów częstotliwości emisyjnych i absorpcyjnych – coś na kształt odcisku palca, dzięki temu możemy rejestrując sygnał pochodzący od chmury gazu określić jej skład. Częstotliwości charakterystyczne dla aldehydu glikolowego zawierają się w mikrofalowym paśmie między 13, a 22 GigaHertzami.

Wielka średnica i dokładność Radioteleskopu GTB pozwoliły na dokonanie ostatniego odkrycia. Mam nadzieję, że dzięki temu teleskopowi uda mi się dotrzymać złożonej obietnicy i niedługo będziemy mogli usłyszeć o bardziej skomplikowanych cząsteczkach organicznych z przestrzeni międzygwiezdnej“, mówi Philip Jewell z National Radio Astronomy Observatory w Green Bank. Teleskop GTB został wybudowany w 2000 roku. GTB jest największą wielozakresową anteną radiową na świecie. Powierzchnie parabolicznego talerza anteny zbiorczej przekracza 8 tysięcy metrów kwadratowych.

W skład zespołu naukowego oprócz J. M. Hollis i P. Jewellem wchodzą także: z National Radio Astronomy Observatory w Green Bank, Frank Lovas z National Institute of Standards and Technology w Gettesburgu oraz Anthony Remijan, z należącego do NASA, Goddard Space Flight Center. Wyniki badań zostały opublikowane 20 wrześniowym w Astrophysical Journal Letters.

Autor

Marcin Nowakowski

Komentarze

  1. sumas    

    miodzio — czyli tam gdzie kończy się chemia zaczyna się biologia? 🙂

    pozdrowienia

  2. AT    

    błąd — zawierają się w radiowym paśmie fal ultra-długich, w granicach od 13 do 22 GigaHertzów.

    Mam nadzieję, że to przeoczenie. Fale ultra długie i fale o częstotliwości 22 GHz (a nie GigaHertzów) leż po przeciwnych końcach skali częstotliwości. 22 GHz to mikrofale. Prosiłbym o dołożenie większej staranności publikacji. Dzieci to czytają. Pozdrawia AT

    1. macbeeth(rogi) - autor    

      poprawiony — Dziękuje za zwrócenie mi uwagi na błąd; rzeczywiście chodzi o mikrofale.

      Co do zapisu GagaHertze, a nie GHz, to jest emanacja pewnej konwencji zapisu. W Astronecie przyjęło się pisać pełne nazwy jednostek. Dlatego we wszystkich w naszych artykułach nie znajdzie się “m”, lecz metry, nie przeczyta się “kg”, lecz kilometry itd. Jeżeli jednostka jest rzadzej używana, na przykład Galileusze (amerykańska jednostka przyspieszenia), zamieszczamy skrót w nawiasach, w tym wypadku (Gal). Według mnie taka konwencja ma duże walory dydaktyczne, ponieważ ułatwia korzystanie z Astronetu młodym czytelnikom, nieutrudniając zbytnio czytania starszym. Jeżeli się ze mną nie zgadzasz, podziel się swoimi uwagami. Twoje argumenty zostaną wzięte pod rozwagę podczas pisania naszych nowych newsów.

Komentarze są zablokowane.