Космически науки Наука 

Биоорганични молекули в космоса

Автор: Анна-Мария Златанова

Тази тема е доста интересна и всеобхватна, особено за любителите на необятното небе.

Ще засегнем следните теми – кога са открити различните органични молекули, примери за самите молекули, информация за първата сложна молекула, която е била регистрирана в космоса.Ще разберем малко повече и за наличието на захар в това необятно пространство.

Учените десетилетия наред са търсили начини да разгадаят какво се крие в необятното небе. След дълги проучвания и изследвания, те си задават въпроса откъде е дошъл животът на Земята? Трябва ли всички стъпки, свързани с възникването на живота, да се осъществят на Земята?

Последните открития показват, че това може да не е така, тъй като градивните елементи на живота изглежда са навсякъде в космоса. Първата стъпка за създаване на живота е да се изградят сложни биомолекули и това се постига чрез извличане на енергия от околната среда. Но сега имаме много доказателства от проведени спектроскопски анализи, които показват, че сложни биомолекули се образуват в междузвездни облаци от прах и газ. Същите облаци от прах и газ, от които се формират звезди и планети.

История на откритията

През 1960 хидроксилният радикал (ОН), както и амонякът (NH3) са идентифицирани от астрономи в междузвездни облаци. По-късно е била открита вода (H2О), а след нея и важната органична молекула формалдехид (H2CO).

От началото на този век в космоса са открити над 100 органични молекули. Тези органични молекули бяха открити не само в нашия Млечен път, но и в други галактики. Така че, изглежда съществуването на органични молекули е универсално явление, което се дължи на енергията от звездите и на законите на химията.

  • Най-малката и най-лека открита в космоса молекула е тази на водорода: Н2.
  • Най-дългата и най-тежка открита в космоса молекула е HC11N(циано-декапентаин или цианопентаацетилин)с молекулно тегло 147.

Молекулите в пространството могат да бъдат класифицирани в няколко категории:

  • прости молекули;
  • молекулярни йони;
  • радикали;
  • пръстени молекули;
  • стабилни молекули.

Най-често срещаната проста молекула е Н2. Следващите по изобилие молекули са Н2О и СО. Молекулярните йони и радикалите са характерни молекули за космоса и спадат към групата на т.нар. „краткотрайни” молекули.

Таблица 1 показва списък на откритите молекули между 1969 и 1979 г. През 1969 г.  е била открита първата органична полиатомична молекула, H2CO, в много галактически и извънгалактични източници.

Как са открити?

Националната радио астрономическа обсерватория (NRAO) е център за научни изследвания и развитие на САЩ. NRAO проектира, изгражда и управлява собствените си високочувствителни радиотелескопи за употреба от учени от цял ​​свят. Чрез излъчването на самите молекули, те могат да бъдат засечени от радиотелескопите на Земята и да бъде определен техният състав.

 

Таблица 2 показва списък на съобщените молекули, открити между 1980 и 1989 г.

Както се вижда в таблица 2, по-малко молекули са открити в този диапазон от време.

Благодарение на уловените от радиотелескопите сигнали, лесно се вижда, че много от тези молекули са с линейна въглеродна верига. Тези молекули са важни съставки в междузвездната среда.

Тридесетметровият телескоп на Пико Велета в испанската Сиера Невада, е едно от двете съоръжения за радиоастрономия, управлявани от IRAM (Institutderadioastronomiemillimétrique). Построен само за четири години (1980-1984) и с височина от 2850 метра, той е един от най-големите и най-чувствителните днес телескопи за проследяване на милиметровите вълни. Именно с негова помощ са открити молекулите с линеен вид.

Радио обсерваторията Нобеяма (NRO) е подразделение на Националната астрономическа обсерватория на Япония (NAOJ) и се състои от три радиоапарата, разположени близо до Минамимаки, Нагано, с височина 1350 метра.

Таблица 3 показва списък на съобщените молекули, открити между 1990 и 1999 г.

Много от новите молекули били открити предимно с помощта на телескопите на Нобеяма и IRAM.

През този период изследователите успяват да открият още по-малко видове. В крайна сметка, през 90-те години са били открити няколко сложни органични молекули, както и линейни молекули. В някои случаи такива сложни органични молекули представляват по-високи енергийни изомери на вече известни видове.

Таблица 4 показва списък на докладваните молекули, открити между 2000 и 2015 г.

Въпросителният знак (?) в тази таблица означава, че откритието е заявено, но все още не е потвърдено.

През 2003 г. НАСА стартира своя четвърти и последен телескоп от програмата си „Големите обсерватории” (Great Observatories program). Космическият телескоп Spitzer открива инфрачервената енергия с най-съвременния инфрачервен спектрометър.

Той е направил някои интересни открития, например в съзвездието Офихус (или Змиеносец). Там има една млада звезда, която е на 375 светлинни години от нас, наречена IRS 46. Звездата се състои от огромен облак от газ и прах (прашни дискове), въртящи се около нея. Spitzer е открил в зоната на формиране на планетите циановодород (HCN), ацетилен (C2H2) и въглероден диоксид (CO2).

През 2000 г. астрономите направиха първото откритие на проста молекула от захар, гликоалдехид, в масивен молекулярен облак от газ и прах. Той е бил открит от 12-метровия радиотелескоп Kitt Peak в Аризона.

Молекулярният облак се намира на 26 000 светлинни години, близо до центъра на нашата галактика и се нарича Стрелец B2. Захарната молекула е осематомна молекула, съставена от въглерод, кислород и водород. Тя може да образува по-сложните захари, рибозата, както и глюкозата. В Стрелец В2 са открити многобройни молекули, включително глицин – проста аминокиселина.

Стрелецът B2 (Sgr B2) е огромен облак от газ и прах, който се намира около 120 парасека от центъра на Млечния път. Парсеке единица за дължина, използвана за измерване на големи разстояния до астрономически обекти извън Слънчевата система.

Този комплекс е един от най-големите в галактиката с обем около 45 парсека. Общата маса на Sgr B2 е около 3 милиона пъти масата на Слънцето. Средната плътност на водорода в облака е 3000 атома на cm3или около 20-40 пъти по-плътна от типичния молекулен облак.

Вътрешната структура на този облак е сложна, с различни плътности и температури. Облакът е разделен на три основни ядра, обозначени съответно север (N), средно или главно (M) и юг (S).

Облакът се състои от различни видове сложни молекули от особен интерес: алкохоли. Облакът съдържа етанол, винилов алкохол и метанол. Това се дължи на конгломерацията на атоми, водеща до нови молекули. Съставът е установен чрез спектрография в опит да се открият аминокиселини. Бил е намерен и естер, етилформиат, който е основен предшественик на аминокиселините.

 

Освен всичко това, учени астрономи от института „Нилс Бор” в Копенхаген открили уникална сладка находкав космоса.

Те установили, че в газ, намиращ се около звезда, наподобяваща нашето слънце, има захар. В газовите облаци около формиращата се звезда научният екип, ръководен от Джес Йоргенсен от Дания, е открил захарни молекули.Проф. Йоргенсен споделя, че в газовия диск, който обгражда тази новоформирана звезда, учените са открили изопропил цианид, който представлява проста форма на захар, не по-различна от тази, с която си подслаждаме кафето и чая. Химичните връзки били установени чрез използването на специална луминесцентна светлина. Подобен феномен може да бъде видян и на Земята, когато се наблюдават уличните лампи, които светят в жълто, заради наличието на натрий.

За учените било истинско предизвикателство да разберат откъде идват съставките, разкрива Маркус Пьосел от Европейската южна обсерватория, цитиран от Дойче веле. Вече астрономите са убедени, че изопропил цианидучаства активно при формирането на небесните тела. Захарта, която е открита в близост до звездата, носеща името IRAS 16293-2422, прилича на неароматната сметана на прах.

Изопропил цианидът е с разклоненавъглеродна верига. Разклонената структура е важна, тъй като показва, че междузвездното пространство може да е източник на по-сложни разклонени молекули, като аминокиселини, които са необходими за живота на Земята.

Молекулата е открита в облака Стрелец B2, който е активен район на текущо формиране на звезда в центъра на Млечния път.

Молекулите излъчват радиация, която е била открита като радиовълни от двайсет- и дванадесетметрови телескопа в Atacama Large Millimeter Array (ALMA) в Чили.

Като чифт човешки ръце, някои органични молекули имат огледални образи на себе си – химическо свойство, известно като хиралност.

Учените са открили първата комплексна органична хирална молекула в междузвездното пространство – пропиленоксида, използвайки високочувствителни радиотелескопи.

Молекулата, пропиленоксид (CH3CHOCH2), също е намерена в Стрелец B2 (Sgr B2).

avatar
  Subscribe  
Извести ме

Related posts