Vigtigste AstronomiAt lave mad i livet i det kosmiske køkken

At lave mad i livet i det kosmiske køkken

Astronomi : At lave mad i livet i det kosmiske køkken

Nogensinde brændt kød eller grillet kylling, indtil huden var sprød? Hvis du har det, har du lavet nogle PAH'er. Kogt kød, brændende træ og biludstødning frigiver PAH'er, komplekse molekyler sammensat af kulstof (vist her på “C”) og brint (“H”). Denne kugle-og-stick-figur repræsenterer benzo [a] pyren, en PAH, der ofte produceres, når madlavning eller brænding af træ er 20 kulstofatomer og et dusin hydrogener. Kredit: Dennis Bogdan med tilføjelser fra forfatteren
Køkkener er, hvor vi skaber. Fra smulekage til majs på skorpen, sker det her. Hvis du er som mig, har du lejlighedsvis efterladt en kalkun for længe i ovnen eller forkullet den grillede kylling. Når kød bliver brændt, er der blandt lugterne, der informerer din næse om den dårlige nyhed, flade molekyler bestående af kulstofatomer arrangeret i et honningkødmønster kaldet PAH'er eller polycykliske aromatiske kulbrinter .

PAH'er udgør cirka 10% af kulstoffet i universet og findes ikke kun i dit køkken, men også i det ydre rum, hvor de blev opdaget i 1998. Selv kometer og meteoritter indeholder PAH'er. På illustrationen kan du se, at de er sammensat af flere til mange sammenhængende ringe med carbonatomer arrangeret på forskellige måder til at fremstille forskellige forbindelser. Jo flere ringe, jo mere komplekst er molekylet, men det underliggende mønster er det samme for alle.

Både enkle og komplekse organiske (kulstofholdige) molekyler er fundet i rummet. Kulstof dannes i kernerne af røde kæmpe stjerner, hvor det cykles til overfladen og dispenseres i rummet. Kredit: IAC; originalt billede af Helix Nebula (NASA, NOAO, ESA, Hubble Helix Nebula Team, M. Meixner, STScI, & TA Rector, NRAO

Alt liv på Jorden er baseret på kulstof. Et hurtigt kig på den menneskelige krop afslører, at 18, 5% af det er lavet af dette element alene. Hvorfor er kulstof så afgørende? Fordi det er i stand til at binde sig selv og en række andre atomer på forskellige måder for at skabe en masse komplekse molekyler, der giver levende organismer mulighed for at udføre mange funktioner. Kulstofrige PAH'er kan endda have været involveret i udviklingen af ​​livet, da de findes i mange former med potentielt mange funktioner. En af dem kan have været at tilskynde til dannelse af RNA (partner til DNA-livsmolekylet).

I den fortsatte søgen efter at lære, hvordan enkle kulstofmolekyler udvikler sig til mere komplekse, og hvilken rolle disse forbindelser kan spille i livets oprindelse, har et internationalt team af forskere fokuseret NASA s Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) og andre observatorier på PAH'er fundet inden for den farverige Iris- tåge i den nordlige konstellation Cepheus the King.

Dette foto er en kombination af tre infrarøde farvebilleder af Iris-tågen (NGC 7023) fra SOFIA (rød & grøn) og Spitzer (blå), der viser forskellige typer PAH-molekyler i forskellige dele af tågen. Kreditter: NASA / DLR / SOFIA / B. Croiset, Leiden Observatorium og O. Bern, CNRS; NASA / JPL-Caltech / Spitzer

Bavo Croiset fra Leiden Universitet i Holland og team bestemte, at når PAH'er i nebulaen ramt af ultraviolet stråling fra dens centrale stjerne, udvikler de sig til større, mere komplekse molekyler. Forskere antager, at væksten af ​​komplekse organiske molekyler som PAH'er er et af trinnene, der fører til livets opkomst.

Stærkt UV-lys fra en nyfødt massiv stjerne som den, der sætter Iris Nebula aglow, ville have en tendens til at nedbryde store organiske molekyler til mindre, snarere end at opbygge dem, ifølge den aktuelle opfattelse. For at teste denne idé ønskede forskere at estimere molekylernes størrelse på forskellige steder i forhold til den centrale stjerne.

Forskerteamet brugte et teleskop ombord på NASA s SOFIA-observatorium, et modificeret Boeing 747, til at flyve højt over det meste af vanddampen i atmosfæren for at få et bedre overblik over PAH'er i Iris-tågen i infrarødt lys. Kredit: NASA

Croiset s team brugte SOFIA til at komme over det meste af vanddampen i atmosfæren, så han kunne observe nebulaen infrarødt lys, en form for lys usynligt for vores øjne, som vi opdager som varme. SOFIA s instrumenter er følsomme over for to infrarøde bølgelængder, der er produceret af disse bestemte molekyler, som kan bruges til at estimere deres størrelse. Holdet analyserede SOFIA-billederne i kombination med data, der tidligere blev indhentet af Spitzer-infrarøde rumobservatorium, Hubble-rumteleskopet og Canada-Frankrig-Hawaii-teleskopet på Big Island of Hawaii.

Analysen indikerer, at størrelsen af ​​PAH-molekylerne i denne tåge varierer efter placering i et klart mønster. Den gennemsnitlige størrelse af molekylerne i tågen s centrale hulrum, der omgiver den unge stjerne, er større end på overfladen af ​​skyen i yderkanten af ​​hulrummet. De fik også en overraskelse: stråling fra stjernen resulterede i nettovækst i antallet af komplekse PAH'er snarere end deres ødelæggelse i mindre stykker.

En visning af Iris-tågen i normalt eller synligt lys, der viser den lyse, unge centralstjerne. Lys fra stjernen lyser skyer af gas og støv, der viser nebulens blomsterlignende form. Kredit: Hunter Wilson

I en artikel, der blev offentliggjort i Astronomy and Astrophysics, konkluderede teamet, at denne molekylstørrelsesvariation skyldes både, at nogle af de mindste molekyler ødelægges af stjernens hårde ultraviolette strålingsfelt, og at mellemstore molekyler bestråles, så de kombineres i større molekyler.

Så meget starter med stjerner. Ikke kun skaber de kulstofatomerne ved fundamentet af biologi, men det ser ud til, at de hyrde dem til mere komplekse former. Vi kan sandelig takke vores heldige stjerner!

Kategori:
Kunne den nærmeste ekstrasolære planet være beboelig? Astronomer planlægger at finde ud af
NASAs 2024 månemission kaldes Artemis, og har brug for yderligere 1,6 milliarder dollars i finansiering