دانشمندان مدتهاست این سوال را مطرح کردهاند که چگونه مولکولهای پیچیده مورد نیاز برای زندگی در اطراف محیط پرآشوب و خشونتآمیز خورشید در دوران جوانی آن شکل گرفتهاند.
خانوادهای از شهابسنگها به نام «کندریتها» طبق نظریات، مواد مناسب برای حیات را به زمین رساندهاند. اما سوال این است که چگونه مولکول های آلی پیچیده حاوی عناصری مانند کربن، نیتروژن و اکسیژن در این شهاب سنگ ها در وهله اول مهر و موم شدند؟
تحقیقات جدید نشان میدهد که «نقطه داغ» برای تشکیل این ماکرومولکولها، بلوکهای سازنده حیات، ممکن است به اصطلاح «تلههای غبار» در دیسکهای چرخان ماده به دور ستارگان نوزاد باشد. در اینجا، نور شدید ستارهای از ستاره جوان مرکزی میتواند یخ و غبار انباشته شده را تابش کند تا در عرض چند دهه، ماکرومولکولهای حاوی کربن را تشکیل دهد، که نسبتاً سریع است.
این بدان معناست که وقتی سیارات کوچکتر سیارات را تشکیل می دهند، ماکرومولکول ها می توانند وجود داشته باشند، یا می توانند در سیارک ها به شکل سنگریزه های کوچک مهر و موم شوند. این سیارکها میتوانند با برخوردهای مکرر در فضا شکسته شوند و اجسام کوچکتری ایجاد کنند. برخی از آنها می توانستند به شکل شهاب سنگ به زمین رسیده باشند.
تکرار روزهای اولیه منظومه شمسی در آزمایشگاه
ستارگانی مانند خورشید زمانی متولد می شوند که تکه های بیش از حد متراکم در ابرهای عظیم گاز و غبار بین ستاره ای شکل می گیرند. بدن ستارهای نوزاد ابتدا که تبدیل به یک پیشستاره میشود، ماده را از آنچه از ابر در حال تولدش باقی میماند جمعآوری میکند و روی جرم مورد نیاز برای آغاز همجوشی هستهای هیدروژن به هلیوم در هستههایش انباشته میکند. این فرآیندی است که طول عمر ‘دنباله اصلی’ یک ستاره را تعیین می کند، که برای ستاره ای در اطراف جرم خورشید حدود 10 میلیارد سال طول می کشد.
این ستاره جوان توسط یک قرص پیش سیاره ای احاطه شده است، که ماده ای است که در طول ایجاد و صعود به دنباله اصلی مصرف نشده است. همانطور که از نام آن پیداست، گیاهان از این ماده و درون دیسک تشکیل میشوند، اما منشأ ستارههای دنبالهدار و سیارکها را نیز به حساب میآورند.
منظومه شمسی ما حدود 4.5 میلیارد سال پیش این فرآیند ایجاد را طی کرد.
تحقیقات قبلی که در آزمایشگاههای اینجا روی زمین انجام شده بود نشان میداد که وقتی این دیسکهای پیش سیارهای با نور ستارگان تابش میشوند، مولکولهای پیچیدهای متشکل از صدها اتم میتوانند در آنها تشکیل شوند. این مولکول ها بیشتر از کربن ساخته شده اند و شبیه دوده سیاه یا گرافن هستند.
تلههای غبار مکانهایی با فشار بالا در دیسکهای پیش سیارهای هستند که در آنها حرکت مولکولها کند میشود و گرد و غبار و دانههای یخ میتوانند جمع شوند. سرعت کمتر در این مناطق می تواند به دانه ها اجازه رشد دهد و در بیشتر موارد از برخوردهایی که باعث تکه تکه شدن می شود جلوگیری می کند. این بدان معنی است که آنها می توانند برای شکل گیری سیارات ضروری باشند.
این تیم با استفاده از مدلسازی کامپیوتری برای آزمایش این ایده میخواستند بدانند آیا تابشی که نور ستارگان به این مناطق میآورد میتواند باعث تشکیل ماکرومولکولهای پیچیده شود. این مدل بر اساس دادههای رصدی جمعآوریشده توسط آرایه میلیمتری/زیر میلیمتری آتاکاما (ALMA)، آرایهای از ۶۶ تلسکوپ رادیویی در شمال شیلی است.
نینکه ون در مارل از دانشگاه لیدن گفت: ‘تحقیق ما ترکیبی منحصر به فرد از اخترشیمی، مشاهدات با ALMA، کار آزمایشگاهی، تکامل غبار و مطالعه شهاب سنگ های منظومه شمسی است.’ این واقعاً فوقالعاده است که اکنون میتوانیم از یک مدل مبتنی بر مشاهده برای توضیح چگونگی تشکیل مولکولهای بزرگ استفاده کنیم.
این مدل به تیم نشان داد که ایجاد ماکرومولکول ها در تله های گرد و غبار یک ایده عملی است.
نیلز لیگترینک، سرپرست تیم از دانشگاه برن، گفت: ‘البته ما به این نتیجه امیدوار بودیم، اما این یک غافلگیری خوب بود که آنقدر واضح بود.’ ‘امیدوارم همکاران توجه بیشتری به تاثیر تشعشعات سنگین بر فرآیندهای شیمیایی پیچیده داشته باشند. بیشتر محققان بر روی مولکول های آلی نسبتا کوچک با اندازه چند ده اتم تمرکز می کنند، در حالی که کندریت ها عمدتا حاوی ماکرومولکول های بزرگ هستند.’
پینیلا در پایان گفت: ‘در آینده نزدیک، ما مشتاقانه منتظر آزمایش این مدل ها با آزمایش ها و مشاهدات آزمایشگاهی بیشتر با استفاده از تلسکوپ های قدرتمند مانند آرایه میلی متری بزرگ آتاکاما (ALMA) هستیم.’
تحقیقات این تیم روز سه شنبه (9 مرداد) در مجله Nature Astronomy منتشر شد.
در ابتدا در Space.com منتشر شد.