Το νεαρό Σύμπαν ήταν καταστρεπτικό για τις δομικές μονάδες της ζωής

Πηγή: Τηλεσκόπιο Spitzer, 7 Μαρτίου 2006

Η μελέτη των απόμακρων γαλαξιών με το διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer, έκανε τους ερευνητές να καταλήξουν στο συμπέρασμα ότι η έντονη ακτινοβολία των γαλαξιών σε νηπιακή κατάσταση ήταν πολύ καταστρεπτική για τις δομικές μονάδες της ζωής. Αμέσως μετά από τη Μεγάλη Έκρηξη, αυτοί οι νεαροί γαλαξίες άστραφταν εκτυφλωτικά καθώς σχηματίζονταν τα άστρα, αλλά είχαν πολύ λίγα οργανικά μόρια - που είναι αρκετά συνηθισμένα στους παλαιότερους γαλαξίες. Ακόμη και αν μέσα σε αυτούς τους γαλαξίες σχηματιστούν κάποια οργανικά μόρια στα νεαρά αστέρια, η έντονη ακτινοβολία τους τα καταστρέφει και πάλι.

Τα συστατικά της ζωής μπορεί να συνάντησαν εχθρικά περιβάλλοντα στους πρώτους γαλαξίες του σύμπαντος, λένε οι αστρονόμοι που χρησιμοποίησαν το διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer της NASA.

Αναπαράσταση με τις οργανικές δομικές μονάδες στο νεαρό σύμπαν

Η επιστημονική ομάδα με επικεφαλής την μεταπτυχιακή σπουδάστρια Yanling Wu του πανεπιστημίου Cornell στην Ιθάκη, κατέληξε πρόσφατα σε αυτό το συμπέρασμα αφού μελέτησε το σχηματισμό και την καταστροφή των πολυκυκλικών μορίων αρωματικών υδρογονανθράκων (PAH) σε περισσότερους από 50 μπλε συμπαγείς νάνους γαλαξίες (BCD). Αυτά τα οργανικά μόρια, που αποτελούνται από υδρογόνο και άνθρακα, θεωρούνται από πολλούς επιστήμονες μεταξύ των δομικών μονάδων για τη ζωή.

"Ένα από τα εκκρεμή προβλήματα στην αστρονομία σήμερα είναι εάν τα σύνθετα οργανικά μόρια από υδρογόνο και άνθρακα, παρόμοια με τα άτομα που είναι υπεύθυνα για τη ζωή στη γη, υπήρχαν στον πρώιμο κόσμο", λέει η Wu.

Σύμφωνα με την Wu, οι ώριμοι τεράστιοι γαλαξίες όπως ο Γαλαξίας μας σχηματίστηκε από τη συγχώνευση μικρότερων γαλαξιών, πιθανώς στο μέγεθος των κοντινών γαλαξιών BCD. Δεδομένου ότι η σημερινή τεχνολογία δεν είναι τόσο ευαίσθητη για να προσδιορίσει εύκολα και να μελετήσει με λεπτομέρεια τους πρώτους γαλαξίες του κόσμου, οι αστρονόμοι πρέπει να συμπεράνουν τις φυσικές ιδιότητες των πρόωρων δομών, παρατηρώντας τους παρόμοιους κοντινούς γαλαξίες όπως είναι οι μπλε νάνοι γαλαξίες BCD.

"Πιστεύουμε ότι οι γαλαξίες BCD είναι παρόμοιοι με τους πρώτους γαλαξίες του κόσμου επειδή είναι γαλαξίες νήπια, ενώ είναι δραστήριοι στο σχηματισμό των άστρων, και δεν είναι πολύ χημικά μολυσμένοι", συνεχίζει η Wu.

Επειδή τα περισσότερα ατομικά στοιχεία εκτός από το υδρογόνο και το ήλιο γεννιούνται από το θάνατο των αστεριών, οι αστρονόμοι υποψιάζονται ότι στα πρώτα-πρώτα εκατομμύρια χρόνια μετά από τη Μεγάλη Έκρηξη, οι γαλαξίες δεν ήταν "χημικά μολυσμένοι" με στοιχεία εκτός από το υδρογόνο και το ήλιο. Στην αστρονομία, αυτοί οι σχετικά αμόλυντοι γαλαξίες λέγονται ότι έχουν χαμηλή μεταλλικότητα.

Το μπλε χρώμα των γαλαξιών BCD αποκαλύπτει στους αστρονόμους ότι αυτές οι δομές σχηματίζουν με έντονο ρυθμό τεράστια αστέρια. Αν λοιπόν δούνε μπλε χρώμα σε ένα γαλαξία βγάζουν το συμπέρασμα ότι περιέχει λίγα μέταλλα και ακολούθως οι αστρονόμοι μπορούν να συμπεράνουν ότι αυτός είναι ένας νέος γαλαξίας.

Στην έρευνά της, η Wu διαπίστωσε ότι οι κοντινοί γαλαξίες BCD με τη χαμηλότερη μεταλλικότητα είχαν επίσης ελάχιστα ή καμιά οργανική ένωση PAH. Καθώς οι γαλαξίες αρχίζουν να μολύνονται με περισσότερα χημικά στοιχεία, βρίσκονται και περισσότερα ίχνη ενώσεων PAH. Αυτή σημειώνει ότι αυτό το φαινόμενο έχει νόημα επειδή τα στοιχεία των βαρέων μετάλλων, όπως ο άνθρακας, διαμορφώνονται από το θάνατο των άστρων. Έτσι μερικοί από αυτούς τους γαλαξίες μπορούν να είναι πολύ "νέοι" για να έχουν παραγάγει αρκετό άνθρακα για να δημιουργήσουν ενώσεις PAH.

Εντούτοις, σε μερικούς από τους γαλαξίες BCD, όπου οι συνθήκες επιτρέπουν το σχηματισμό των PAH, η Wu διαπίστωσε ότι αυτά τα μόρια καταστρέφονταν από την έντονη υπεριώδη ακτινοβολία από τα νέα μεγάλα αστέρια.

"Επειδή οι γαλαξίες BCD είναι φτωχοί σε μέταλλα και πολύ συμπαγείς, η έντονη υπεριώδης ακτινοβολία από τα νέα αστέρια θα καταστρέψει τα μόρια PAH ακόμα κι αν αυτά έχουν σχηματιστεί", λέει η Wu. "Το όριο μεταξύ της ύπαρξης και της μη ύπαρξης αυτών των οργανικών μορίων για να μην καταστραφούν είναι ακόμα αβέβαιο".

"Το φαινόμενο αυτό οδηγεί σε ένα ενδιαφέρον παράδοξο, όπου τα νέα αστέρια υπεύθυνα για το σχηματισμό των PAH μπορούν επίσης να είναι ο κύριος ένοχος της καταστροφής τους", προσθέτει ο συνεργάτης της έρευνας Δρ Βασίλης Χαρμανδάρης του Πανεπιστημίου Κρήτης.

Τα οργανικά PAH ανιχνεύθηκαν χρησιμοποιώντας το υπέρυθρο φασματόμετρο του Spitzer (IRS).

Τα PAH είναι μια οικογένεια στοιχείων που δημιουργούνται από δύο ή περισσότερους συνδεδεμένους βενζολικούς δακτυλίους, που μοιράζονται άτομα του άνθρακα. Το πιο απλό, είναι η γνωστή μας ναφθαλίνη.  Άλλες ενώσεις, πολλές από αυτές είναι καρκινογόνες, είναι συστατικά του γνωστού smog (αιθαλομίχλη) και της κάπνας του τσιγάρου ή των καιγόμενων ορυκτών καυσίμων.

Τα PAH είναι η πιο γνωστή άφθονη οργανική ένωση στο Σύμπαν. Αυτές επίσης συνθέτουν πάνω από το ήμισυ των οργανικών ενώσεων που βρίσκονται στον πιο κοινό τύπο των μετεωριτών, τους ανθρακούχους χονδρίτες, που πλημμύρισαν τη Γη σαν βροχή, μόλις σχηματίσθηκε ο πλανήτης μας.

Αυτοί οι μετεωρίτες περιέχουν δείγματα υλικού από τα οποία σχηματίσθηκε το Ηλιακό μας Σύστημα πριν 4.6 δισεκατομμύρια έτη πριν. Αλλά αυτό το υλικό έχει παραμείνει ακάθαρτο είτε γιατί τα οργανικά στοιχεία χρονολογούνται από αυτή την εποχή, ή γιατί αυτά ήταν σχηματισμένα από πριν ή έχουν μεταβληθεί αφότου μετά εκτέθηκαν στο διάστημα και την ηλιακή ακτινοβολία.

Καίτοι αυτά καθαυτά τα  PAH δεν συναντώνται στα ζωντανά κύτταρα, αυτά εύκολα μετατρέπονται σε άλλα μόρια που είναι βασικά για τη ζωή.

Μια δεκαετία πριν, ο χημικός Everett Shock έδειξε ότι τα PAHs θα μπορούσαν να αντιδράσουν για να σχηματίσουν αμινοξέα. Και πιο πρόσφατα, ο Bernstein κατασκεύασε σπουδαία οργανικά μόρια όπως είναι οι αλκοόλες και κινόνες  μέσω φωτισμού σκεπασμένων με πάγο PAH, με υπεριώδες φως, μιμούμενος το διαστημικό περιβάλλον ενός διαστρικού νέφους.

Οι ερευνητές πιθανολογούν να έχουν τα ίδια τα PAH υπάρξει σε πρωτόγονα κύτταρα, ενώ μπορεί ακόμη να έχουν επιτρέψει στους πρωταρχικούς οργανισμούς να συλλάβουν τη φωτεινή ενέργεια σαν ένα είδος βασικής φωτοσύνθεσης, σύμφωνα με τον χημικό David Deamer στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, στο Santa Cruz.