کشف مولکولی که منشأ حیات روی زمین است

غزال زیاری: وقتی صحبت از عناصر مهم جدول تناوبی می‌شود، کمتر کسی از به فکر کربن می‌افتد. احتمالاً می‌دانید که اجزای سازنده تمام زندگی، از یک میکروب مرکب گرفته تا یک نهنگ شگفت‌انگیز، از کربن می‌آیند و این درست است؛ اما این سؤال همیشه وجود دارد که اولین بار چه چیزیان حجم عظیم کربن را به زمین آورده است.

محققان دانشگاه‌های MIT و بریتیش کلمبیا مقدار زیادی پیرن (نوعی ماده آلی که در دسته مولکول‌های حاوی کربن است و به‌عنوان هیدروکربن‌های آروماتیک چند حلقه‌ای (PAH) شناخته‌شده و گمان می‌رود حاوی ۲۵ درصد کل کربن موجود در فضا باشد) را شناسایی کرده‌اند که در ناحیه ستاره‌زایی در ابر مولکولی ثور که به TMC-۱ معروف است قرار دارد.

اعضای این تیم از کشف پیرن در نمونه سیارک ریوگو (که در سال ۲۰۲۰ توسط آژانس فضایی ژاپن JAXA جمع‌آوری و توسط فضاپیمای Hayabusa۲ به زمین بازگردانده شد) الهام گرفته و تصمیم گرفتند تا از قدرت طیف نمایی تلسکوپ گرین بانک (GBT) برای جستجوی شواهدی از پیرن، فراتر از منظومه شمسی ما وارد عمل شوند.

برت مک گوایر، یکی از نویسندگان این مطالعه در این باره گفت: «یکی از سؤالات بزرگ در شکل گیری ستاره‌ها و سیارات این است که چه مقدار از موجودی شیمیایی این ماده از ابر مولکولی اولیه به ارث رسیده و اجزای پایه منظومه شمسی را تشکیل داده است؟ آنچه ما به آن نگاه می‌کنیم، شروع و پایان ماجراست؛ آن‌ها یک چیز مشترک و مشابه را نشان می‌دهند. شواهدی بسیار قوی وجود دارد که این ماده از ابر مولکولی اولیه، راه خود را به داخل یخ، غبار و اجسام سنگی که منظومه شمسی ما را تشکیل داده‌اند پیدا کرده است.»

این اولین فرضیه جهان هیدروکربن‌های آروماتیک چندحلقه‌ای (PAH) مک گوایر نیست. او و تیمش در سال ۲۰۱۸ حلقه کربنی بنزونیتریل را کشف کردند و در سال ۲۰۲۱ نیز به دو PAH جداگانه رسیدند. باید این را در نظر داشت که یافتن این مولکول‌ها آسان نیست؛ چرا که پیرن را نمی‌توان به دلیل تقارنش، توسط نجوم رادیویی سنتی تشخیص داد. از همین رو مک گوایر و تیمش بر روی یافتن سیانوپیرن (نسخه‌ای از مولکولی که با سیانید واکنش می دهدو قدرت شکستن این تقارن را دارد) متمرکز شدند.

آن‌ها سیانوپیرن را در آزمایشگاه سنتز کردند و به تجزیه و تحلیل سیگنال ساطع شده از مولکول پرداختند. در ادامه با استفاده از GBT، این سیگنال‌ها را در سراسر TMC-۱ پیدا کردند. این بزرگترین فراوانی PAH است که تاکنون در فضا کشف شده و طبق تخمین اعضای تیم، تقریباً ۰.۱ کربن موجود در ابر را تشکیل می‌دهد.

مگ گوایر توضیح داد: «در حالی که ۰.۱ درصد عدد بزرگی به نظر نمی‌رسد، اما بیشتر کربن موجود، در مونوکسید کربن (CO) که دومین مولکول فراوان در جهان به جز هیدروژن مولکولی است، به دام افتاده. اگرمونوکسید کربن را کنار بگذاریم، یکی از هر چند صد یا بیشتر اتم کربن باقی مانده، یک اتم در پیرن است. هزاران مولکول مختلف را تصور کنید که در آنجا وجود دارند، تقریباً همه آنها با تعداد زیادی ‌اتم مختلف کربن در آنها و یکی از هر چند صد مولکول، در پیرن است.»

وجود پیرن در این ابر بین‌ستاره‌ای به این معناست که احتمالاً منبع بخش بزرگی از کربن موجود در منظومه شمسی است که حتی قبل به وجود آمدن ریوگو شکل گرفته است. پیرن احتمالاً از تجربه ستاره‌زایی جان سالم به در برده؛ زیرا این مولکول پس از تشکیل، به سختی از هم جدا می‌شود و ریوگو شواهد دست اولی از این واقعیت ارائه می‌کند.

گام بعدی در تحقیقات مک گوایر، تجزیه و تحلیل سایر PAHهای بالقوه در این ابر و همچنین منشاء اولیه پیرن در TMC-۱ خواهد بود.

مک گوایر در این باره گفت: «TMC-۱ یک جزیره پایداری بین ستاره‌ای است و به جرأت می‌توان گفت که حالا ما به قوی‌ترین شواهد از این وراثت مولکولی مستقیم، از ابر سرد تا سنگ‌های واقعی در منظومه شمسی دست یافته‌ایم.»

منبع: popularmechanics