Νέα στοιχεία για εξωγαλαξιακή ύλη θεμελιώδη για τη ζωή

Πηγή: NewScientist, Νοέμβριος 2007

Καλά κρυμμένα ίχνη των δομικών μονάδων της ζωής έχουν επισημανθεί από επιστήμονες στους κοντινούς μας γαλαξίες. Εντούτοις, η ταυτοποίηση αυτών των μορίων που περιέχουν άνθρακα, και το πότε δημιουργήθηκαν σε αφθονία, είναι πολύ δύσκολο να το δείξουμε, λένε οι αστρονόμοι.

Οι αστροφυσικοί πιστεύουν ότι στο νέφος της σκόνης και του αερίου, από το οποίο σχηματίστηκε το ηλιακό σύστημά μας,  υπήρχαν οργανικά μόρια, προσφέροντας έτσι τις πρώτες ύλες για τη ζωή στη Γη. Οι αστρονόμοι μπορούν να δουν αυτά τα μόρια σε όλο το Γαλαξία μας, και αυτός είναι ένας λόγος για τον οποίο πολλοί θεωρούν ότι μπορούν επίσης να είναι ώριμες οι συνθήκες για την παρουσία της ζωής και σε άλλα μέρη του Γαλαξία, ίσως και αλλού.
 

Μόρια PAH βασισμένα στον άνθρακα που κάποτε έπλεαν στο διαστρικό διάστημα θεωρούνται πως ενσωματώθηκαν αργότερα στη Γη, προσφέροντας έτσι τις πρώτες ύλες για τη ζωή

Έτσι άρχισε ένα κυνήγι για να βρεθούν αυτά τα μόρια και σε άλλους γαλαξίες. Εξετάζοντας γαλαξίες παρόμοιους με τον δικό μας, αλλά σε ένα πιο αρχικό στάδιο της εξέλιξής τους, οι αστρονόμοι ελπίζουν να μάθουν πόσο καιρό βρίσκονται σε αφθονία αυτά τα μόρια στον κόσμο, και επομένως πόσο καιρό υπάρχουν κατάλληλοι όροι για τη ζωή, όπως αυτή που έχει επικρατήσει στη Γη.

Η χημική υπογραφή μιας κατηγορίας οργανικών ενώσεων, των πολυκυκλικών αρωματικών υδρογονανθράκων ή PAH, μπορεί να φανεί an;aloga με τον τρόπο που απορροφούν το φως από τα απόμακρα αστέρια. Τα μόρια αυτά θεωρούνται πως αφήνουν ένα σύνθετο μοτίβο από σκοτεινές ζώνες σε αυτά τα φάσματα, που λέγονται διάχυτες διαστρικές ζώνες (DIB).

Συγκρουόμενες αποδείξεις

Το 2004, αστρονόμοι βρήκαν τη χημική υπογραφή των πολυκυκλικών αρωματικών υδρογονανθράκων (PAH) στο φως που εκπέμφθηκε από έναν γαλαξία περίπου 10 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά, υποδεικνύοντας ότι τα οργανικά μόρια ήταν σε αφθονίας εκεί.

Αλλά το 2006, αυτή η ιδέα αμφισβητήθηκε όταν μια ευρύτερη έρευνα από τον Brandon Lawton του πανεπιστημίου του Νέου Μεξικού απέτυχε να βρει οποιαδήποτε στοιχεία αυτών σκοτεινών ζωνών στο φάσμα από έξι απόμακρους γαλαξίες. Η ομάδα του Lawton έψαξε για ένα σύνθετο μοτίβο σκοτεινών ζωνών, τις διάχυτες διαστρικές ζώνες ή DIB, στα φάσματα του φωτός που είχε περάσει μέσω των γαλαξιών αυτών για να φθάσουν στη Γη. Οι διάχυτες ζώνες DIB είναι πιθανόν το αποτέλεσμα ορισμένων οργανικών μορίων, ενδεχομένως των PAH, που απορροφούν το φως σε ορισμένα μήκη κύματος.

Όμως τώρα τα πιο πρόσφατα στοιχεία φαίνονται να υποστηρίζουν την ιδέα ότι τα οργανικά μόρια είναι σε αφθονία στον κόσμο.

Μια ομάδα. με επικεφαλής τη Sara Ellison του πανεπιστημίου της Βικτώρια στον Καναδά, χρησιμοποίησε το Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο στη Χιλή για να παρατηρήσει γαλαξίες γεμάτο σκόνη, και βρήκε έναν άλλο γαλαξία περίπου 2 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά με αποκαλυπτικές ζώνες DIB. Η ομάδα αυτή τώρα ελπίζει ότι θα είναι σε θέση να ερευνήσει κι άλλο την αφθονία των οργανικών μορίων στο γαλαξία.

Ευρύτερη αναζήτηση

Η ανακάλυψη τέτοιων οργανικών ζωνών σε άλλους γαλαξίες θα μπορούσε να μας πει πότε έγιναν για πρώτη φορά τα οργανικά μόρια  άφθονα στην ιστορία του γαλαξία, λέει ο Chris Churchill του πανεπιστημίου του Νέου Μεξικού, που συμμετείχε στη μελέτη του Lawton κατά το 2006 .

Εντούτοις, η ομάδα έχει μπροστά της διάφορες δυσκολίες. Κανένας δεν έχει μάθει ποια ακριβώς μόρια συμβάλλουν στην υπογραφή των διαστρικών ζωνών, κι έτσι υπάρχει κάποια αβεβαιότητα για τη σύνθεση του υλικού.

Αλλά η παρατήρηση των ζωνών σε πολλούς διαφορετικούς γαλαξίες, μπορεί να βοηθήσει στο να βρεθεί το ακριβές μόριο ή τα μόρια που απορροφούν το φως, λέει ο Michael Jura του πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στο Λος Άντζελες.

Νέα μελέτη δέχεται ότι οι πρώιμοι γαλαξίες είχαν δομικές μονάδες της ζωής

Το σύμπαν μπορεί να ήταν ένας φιλόξενος τόπος για τη ζωή 500 εκατομμύρια χρόνια πιο νωρίς από όσο νομίζαμε, σύμφωνα με άλλους ερευνητές από το πανεπιστήμιο του Τέξας στο Ώστιν.

Οι πρώτοι γαλαξίες πιθανώς αρχικά αποτελούνταν μόνο από μια άλω σκοτεινής ύλης και τα αρχέγονα αέρια του υδρογόνου και του ηλίου. Οι μεγάλες ποσότητες υπεριώδους ακτινοβολίας εκείνη την εποχή πρέπει θεωρητικά να είχαν καταστείλει το σχηματισμό των πρώτων - πρώτων άστρων. Αυτό σημαίνει ότι πολλές από τις δομικές μονάδες της ζωής, όπως ο άνθρακας, το οξυγόνο, το πυρίτιο και ο σίδηρος, δεν θα μπορούσαν να διασκορπιστούν μέσω των αστρικών υπερκαινοφανών εκρήξεων παρά πιο αργά.

Εντούτοις, στις προσομοιώσεις των υπολογιστών τους, οι ερευνητές έμειναν έκπληκτοι όταν διαπίστωσαν ότι αυτοί οι πρώτοι γαλαξίες μπορεί να περιέχουν άστρα του πληθυσμού ΙΙΙ, με περίπου 100 φορές τη μάζα του ήλιού μας. Τέτοια αστέρια θα μπορούσαν να έχουν μολύνει τους γαλαξίες με συντρίμμια από υπερκαινοφανείς, που περιέχουν στοιχεία ικανά να υποστηρίξουν τη ζωή, τουλάχιστον 500 εκατομμύρια έτη νωρίτερα από ότι προβλέπουν τα τρέχοντα μοντέλα.

"Υπάρχει σίγουρα μια σύνδεση μεταξύ του σχηματισμού των άστρων στον πρώιμο Κόσμο και την αστροβιολογία," λέει ο Volker Bromm, ένας από τους συντάκτες της δημοσίευσης που θα γίνει στο Monthly Notices της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας.

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.

Home