Cu un telescop IRAM de 30 de metri în Sierra Nevada din Spania, au studiat două părți ale coarnei calului în spectrul de frecvențe radio. Nu, nu au colectat imagini ale Capului de cai; ei au fost interesați de spectru - ei citesc lumina, rupți în componentele lungimii de undă, dezvăluind compoziția chimică a nebuloasei. Pe ecran, aceste date sunt similare cu spargerea unui monitor cardiac; fiecare vârf indică faptul că o anumită moleculă nebulară a emis lumină cu o lungime de undă specifică.
Fiecare moleculă din univers formează semnătura sa caracteristică bazată pe poziția protonilor, a neutronilor și a electronilor din ea. Majoritatea semnăturilor de pe datele de la Horsehead sunt ușor de explicat prin substanțele chimice convenționale: monoxid de carbon, formaldehidă, carbon neutru. Dar a existat și o mică linie necunoscută la 89 957 gigahertzi. A fost un mister - o moleculă complet necunoscută științei.
Imediat după primirea acestor date, Evelyn Rueff de la Observatorul de la Paris și alți chimiști din echipa ei au început să prezinte teorii cu privire la o moleculă care ar putea crea un semnal. Ei au ajuns la concluzia că un tip necunoscut ar trebui să fie o moleculă liniară - un compus în care atomii sunt aranjați într-un lanț drept. Și numai un anumit tip de moleculă liniară ar putea produce o amprentă spectrală, văzută de chimisti. După ce au elaborat o listă cu astfel de molecule, au dat peste C3H +, propinilidiniu. Acest ion molecular nu a fost văzut niciodată înainte. De fapt, nu ar trebui să existe deloc. Și dacă ar exista, ar fi extrem de instabilă. Pe Pământ, el va reacționa aproape instantaneu cu altceva și va forma o formă familiară. Dar în spațiu, unde presiunea este scăzută și moleculele întâlnesc rareori ceva cu care să se formeze o legătură, C3H + ar putea exista.
La început, unii sceptici au contestat această concluzie - dacă C3H + nu a fost văzut înainte, de unde sunt siguri că este molecula? Argumentul decisiv a apărut anul trecut, când oamenii de știință de la Universitatea din Köln din Germania au hotărât să creeze un laborator de laborator pentru o perioadă scurtă de timp. Ei nu numai că a demonstrat că molecula există, de asemenea, au permis oamenilor de stiinta pentru a măsura spectrul său - și el a fost același care a fost în capul calului. "A fost frumos să descoperim o moleculă pe care nu ne-am gândit niciodată înainte", spune Rueff. "Când poți ajunge la această concluzie cu ajutorul logicii, ești un adevărat detectiv".
Cu o moleculă incomprehensibilă au fost determinate, dar mai sunt încă multe astfel de molecule. Nebuloasa de cai nu este o excepție. Aproape oriunde în univers, unde astronomii caută - dacă, bineînțeles, ei privesc cu atenție - văd linii spectrale nedefinite. Conexiuni cu care noi, oamenii, suntem familiari și care creează o mare varietate de materiale pe această planetă, doar o parte din creațiile create de această natură. În cele din urmă, după decenii de dezvoltare a modelelor teoretice și a tehnicilor de simulare pe calculator, precum și experimente de laborator privind reproducerea de noi molecule astrohimiki începe să dea nume de multe astfel de linii nedeterminate.
Spațiu gol
În anii următori, astronomii au descoperit mai mult de 200 de tipuri de molecule plutitoare în spațiu. Multe au fost foarte diferite de cele pe care le-am văzut pe planeta noastră. „De obicei, vom face chimie pe baza condițiilor pe care le avem pe Pământ - spune Ryan Fortenberry, astrohimik Universitatea Southern Georgia. - Când plecăm de la această paradigmă, chimicalele pot fi create fără restricții. Dacă ne imaginăm o moleculă, indiferent cât de ciudat, există o anumită probabilitate că, după nu știu câta oară, undeva în partea din spate a unui spațiu imens va apărea. "
Spațiul este literalmente un alt mediu. Temperaturile pot fi mult, mult mai mari decât pe Pământ (de exemplu, în atmosfera unei stele), și mult, mult mai mici (într-un spațiu interstelar relativ gol). În mod similar, presiunea (ridicată sau scăzută) este diferită de presiunea la sol. În consecință, moleculele care se pot forma în spațiu pe planeta noastră ar putea să nu apară deloc - și dacă o vor face, vor avea o activitate înaltă. „Molecula poate hangout de ani de zile în spațiul interstelar, înainte de întâlnirea cu o altă moleculă - Timothy Lee spune astrofizică Ames Research Center de la NASA. "Există o regiune fără radiații, deci dacă molecula nu este nici stabilă, va dura mult timp".
Aceste molecule cosmice după identificare ne-ar putea învăța foarte mult. Unele dintre ele, poate, vor fi utile în cazul în care oamenii de știință le pot recrea în laborator și să învețe să-și folosească proprietățile. Alte molecule pot ajuta la explicarea originii componentelor organice care au dat naștere vieții pe Pământ. Toți aceștia pot, de asemenea, să extindă limitele cunoștințelor noastre despre ceea ce este posibil chimic în universul nostru.
Telescoape care vor schimba totul
În căutarea unei conexiuni
Oamenii de știință pot merge în două moduri pentru a determina moleculele corespunzătoare acestor linii. Ca și în cazul C3H +, astrochimii pot începe cu o teorie, folosind spectrul de ghicit pentru a încerca să ghicească ce moleculă se poate ascunde sub ea. Metode de chimie cuantică ab initio (ab initio latină „de la început“) permite cercetătorilor să înceapă cu o cârpă curată mecanica cuantică - teoria care descrie comportamentul particulelor subatomice - pentru a calcula proprietățile moleculelor bazate pe mișcarea de protoni, neutroni și electroni din atomii care constituie ei. Pe un supercalculator poate rula molecule de modelare repetitive, fiecare doar puțin adaptare structura și dispunerea particulelor sale sale si uita-te la rezultatele pentru a determina geometria optimă a componentelor. "Cu chimia cuantică, nu ne limităm la ceea ce putem sintetiza", spune Fortenberry. - Suntem limitați de dimensiunea moleculelor. Avem nevoie de mai multă putere de calcul pentru a face calculele. "
Lumea moleculelor noi
Multe dintre moleculele ascunse în stele și nebuloase sunt extrem de ciudate. Întrebarea cum vor arăta sau cum se vor atinge, este inutilă, pentru că, chiar dacă îi luați în mână, ei vor reacționa instantaneu. Dacă reușiți să stabiliți în continuare contactul cu aceștia, aproape sigur se va dovedi a fi toxic și carcinogen. In mod ironic, oamenii de știință au o idee de modul în care alte persoane vor mirosi molecule: multe dintre ele aparțin clasei de compuși aromatici, derivați de benzen, sunt împărțite inițial numele cu un miros puternic.
Moleculele cosmice ne pot ajuta să răspundem la una dintre cele mai fundamentale întrebări ale universului: cum a început viața? Oamenii de știință nu știu de unde originalul având aminoacidul, blocurile de construcție ale vieții de pe Pământ sau în spațiu (și apoi au fost aduse pe planeta noastră de comete și meteoriți). Răspunsul la această întrebare poate determina, de asemenea, dacă există mai mulți aminoacizi în univers și dacă pot semăna teoretic viața asupra miriadelor altor exoplanetă. Astrochimii au observat deja semne de prezență a aminoacizilor în spațiu, precum și conexiunile moleculelor care stau la baza lor.
În cele din urmă, este posibil ca unele specii rare să fie utile dacă pot fi create într-o cantitate suficient de mare și pot fi întreținute în condiții controlate. „Great Expectations astrochimie - găsi molecule care vor avea proprietăți complet noi, și pe care le putem folosi pentru a rezolva problemele pământului“, spune Fortenberry.
Până în prezent, astrochimii încă mai stropesc în apa puțin adâncă a unei mari uriașe de molecule undeva acolo, în spațiu. Constatările lor ne amintesc că spațiul nostru propriu în spațiu este relativ mic - poate fi nesemnificativ, nu orientativ, doar un exemplu de posibilități. Poate că moleculele pe care le avem pe Pământ sunt de fapt exotice, iar C3H +, fullerenele și alte molecule necunoscute până acum - materialul universal obișnuit.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: