Molecule inel de carbon legate de viață au fost găsite pentru prima dată în spațiu

Molecule complexe purtătoare de carbon care ar putea ajuta la explicarea modului în care a început viața au fost identificate pentru prima dată în spațiu.

Aceste molecule, numite hidrocarburi aromatice policiclice sau PAH, constau din mai multe inele hexagonale de carbon legate cu atomi de hidrogen la margini. Astronomii au bănuit de zeci de ani că aceste molecule sunt abundente în spațiu, dar niciuna nu a fost observată direct înainte.

Molecule mai simple cu un singur inel de carbon au fost văzute înainte. Dar „acum suntem încântați să vedem că suntem capabili să detectăm aceste HAP mai mari pentru prima dată în spațiu”, spune astrochimistul Brett McGuire de la MIT, a cărui echipă raportează descoperirea în 19 martie. Ştiinţă.

Studierea acestor molecule și a altora ca acestea ar putea ajuta oamenii de știință să înțeleagă cum ar putea începe precursorii chimici ai vieții în spațiu. „Carbonul este o parte atât de fundamentală a reacțiilor chimice, în special a reacțiilor care conduc la moleculele esențiale ale vieții”, spune McGuire. „Aceasta este fereastra noastră către un rezervor imens de ei.”

Începând cu anii 1980, astronomii au văzut o strălucire misterioasă în infraroșu provenind din punctele din galaxia noastră și din altele. Mulți au bănuit că strălucirea provine de la HAP, dar nu au putut identifica o anumită sursă. Semnalele de la mai multe PAH-uri diferite se suprapun prea mult pentru a tachina pe oricare dintre ele, ca un cor care se amestecă atât de bine, încât urechea nu poate depista voci individuale.

În loc să caute semnalele infraroșu pentru o singură voce, McGuire și colegii au apelat la unde radio, unde diferiți PAH cântă melodii diferite. Echipa a antrenat puternicul Telescop Green Bank din Virginia de Vest pe TMC-1, un nor întunecat la aproximativ 430 de ani lumină de Pământ, lângă constelația Taur.

nor interstelar TMC-1 cu clusterul de pleiade în fundal
Norul interstelar TMC-1 (sus, filamente negre) apare ca o dungă întunecată pe cer lângă clusterul strălucitor de stele Pleiade (dreapta)Brett A. McGuire

Anterior, McGuire a descoperit că norul conține benzonitril, o moleculă formată dintr-un singur inel de carbon (SN: 10/2/19). Așa că a crezut că este un loc bun pentru a căuta molecule mai complicate.

Echipa a detectat 1- și 2-cianaftalenă, molecule cu două inele cu 11 atomi de carbon, șapte hidrogeni și un atom de azot. Concentrarea este destul de difuză, spune McGuire: „Dacă ai umplut interiorul mașinii tale compacte obișnuite cu [gas from] TMC-1, ai avea mai puțin de 10 molecule din fiecare HAP pe care am detectat-o.”

Dar a fost mult mai mult decât se aștepta echipa. Norul conține între 100.000 și un milion de ori mai multe PAH decât prevăd modelele teoretice că ar trebui. „Este o nebunie, e mult prea mult”, spune McGuire.

Există două moduri prin care se crede că HAP se formează în spațiu: din cenușa stelelor moarte sau prin reacții chimice directe în spațiul interstelar. Deoarece TMC-1 abia începe să formeze stele, McGuire se aștepta ca orice PAH pe care îl conține ar fi trebuit să fie construit prin reacții chimice directe în spațiu. Dar acest scenariu nu poate explica toate moleculele HAP găsite de echipa. Sunt prea multe pentru a fi explicate cu ușurință și prin cenușă stelară. Asta înseamnă că probabil lipsește ceva din teoriile astrochimiștilor despre cum se pot forma HAP în spațiu.

„Aici lucrăm pe un teritoriu neexplorat”, spune el, „ceea ce este interesant”.

Identificarea HAP în spațiu este „un lucru mare”, spune astrochimistul Alessandra Ricca de la Institutul SETI din Mountain View, California, care nu a fost implicat în noul studiu. Lucrarea „este prima care a arătat că aceste molecule de PAH există de fapt în spațiu”, spune ea. „Înainte, era doar o ipoteză.”

Grupul lui Ricca lucrează la o bază de date cu semnale PAH în infraroșu pe care telescopul spațial James Webb, programat să fie lansat în octombrie, o poate căuta. „Toate acestea vor fi de mare ajutor pentru JWST și cercetarea asupra carbonului în univers”, spune ea.