biz kimik? Biz niyə burdayıq? Crosby, Stills, Nash & Young mahnısının dediyi kimi, biz ulduz tozuyuq, ulduzlararası qaz və tozdan ibarət nəhəng buludlarda baş verən kimyanın nəticəsidir. Bu kimyanın prebiotik molekulları – Yer üzündə və bəlkə də başqa yerlərdə həyatın toxumlarını necə yarada biləcəyini daha yaxşı başa düşmək üçün tədqiqatçılar buz hissəcikləri vasitəsilə kosmik şüalanmanın keçməsi zamanı yaradılmış aşağı enerjili elektronların rolunu araşdırdılar. Onların tapıntıları bizim planetimizdə tibbi və ekoloji tətbiqlərə də məlumat verə bilər.

Bakalavr tələbəsi Kennedy Barnes komandanın nəticələrini Amerika Kimya Cəmiyyətinin (ACS) payız toplantısında təqdim edəcək. ACS Fall 2024, 18-22 Avqust tarixlərində virtual olaraq və şəxsən keçirilən hibrid görüşdür; bir sıra elm mövzularında 10.000-ə yaxın təqdimat təqdim edir.

“Kosmosda molekulların ilk aşkarlanması yüz ildən çox əvvəl Wellesley Kollecinin məzunu Annie Jump Cannon tərəfindən edildi” dedi, kimya professoru Kristofer Arumainayagam və fizikadan rəhbərlik etdiyi Wellesley-də bu araşdırmaya rəhbərlik edən Rong Wu ilə birlikdə olan Barnes deyir. professor James Battat. Cannonun kəşfindən bəri elm adamları yerdən kənar molekulların necə əmələ gəldiyini öyrənməkdə maraqlı olublar.

“Məqsədimiz bu prebiyotik molekulların yerdənkənar sintezindən məsul olan kimyəvi reaksiyaların başlamasında aşağı enerjili elektronların fotonlara qarşı nisbi əhəmiyyətini araşdırmaqdır ” deyə Barnes izah edir.

Daha əvvəl bu sualı araşdıran bir neçə tədqiqat həm elektronların, həm də fotonların eyni reaksiyaları kataliz edə bildiyini irəli sürdü. Bununla belə, Barnes və həmkarları tərəfindən aparılan araşdırmalar göstərir ki, aşağı enerjili elektronlar və fotonlardan prebiyotik molekulun əmələ gəlməsi kosmosda əhəmiyyətli dərəcədə fərqli ola bilər.

“Hesablamalarımız göstərir ki, kosmik buzun içərisində kosmik şüaların yaratdığı elektronların sayı buza dəyən fotonların sayından çox ola bilər”, – Barnes izah edir. “Buna görə də, elektronlar, ehtimal ki, prebiyotik molekulların yerdənkənar sintezində fotonlardan daha əhəmiyyətli rol oynayır .”

Kosmik buzdan başqa, onun aşağı enerjili elektronlar və radiasiya kimyası ilə bağlı tədqiqatları da Yer üzündə potensial tətbiqlərə malikdir. Barnes və həmkarları bu yaxınlarda suyun radiolizini tədqiq edərək, hidrogen peroksidin və hidroperoksil radikallarının elektronla stimullaşdırılan sərbəst buraxılmasına dair sübutlar tapdılar ki, bu da stratosferik ozonu məhv edir və hüceyrələrdə reaktiv oksigen növlərinə zərər verir.

Barnes xərçəngin müalicəsi üçün yüksək enerjili radiasiyadan istifadə nümunəsini təqdim edərək qeyd edir: “Suyun radiolizi ilə bağlı araşdırma tapıntılarımızın çoxu tibbi tətbiqlərdə və tibbi simulyasiyalarda istifadə edilə bilər”. “Bir dəfə bir biokimya professoru demişdi ki, insanlar əsasən su torbalarıdır. Beləliklə, digər elm adamları suda istehsal olunan aşağı enerjili elektronların DNT molekullarımıza necə təsir etdiyini araşdırırlar.”

O, həmçinin deyir ki, komandanın tapıntıları çirkab suların yüksək enerjili radiasiya ilə təmizləndiyi və təhlükəli kimyəvi maddələrin məhvinə cavabdeh olduğu güman edilən çoxlu sayda aşağı enerjili elektronlar istehsal edən ətraf mühitin bərpası səylərinə şamil edilə bilər.

Kosmik kimyaya qayıdaq, prebiyotik molekulların sintezini daha yaxşı başa düşməyə çalışarkən, tədqiqatçılar səylərini riyazi modelləşdirmə ilə məhdudlaşdırmadılar; onlar da laboratoriyada fəza şəraitini təqlid edərək fərziyyələrini sınaqdan keçirdilər. Onlar aşağı enerjili elektronlar istehsal edən elektron silah və aşağı enerjili fotonlar istehsal edən lazerlə idarə olunan plazma lampası ilə yanaşı, ultra aşağı temperaturlara qədər soyuda bilən ultra saf mis substratı olan ultra yüksək vakuum kamerasından istifadə edirlər. Elm adamları daha sonra hansı molekulların əmələ gəldiyini görmək üçün nanoölçülü buz filmlərini elektronlar və ya fotonlarla bombalayır.

Tədqiqatçılar həyatın toxumlarını yenidən yaratmaq üçün elektron mənbəyi olan bu ultra yüksək vakuumlu, aşağı temperaturlu kamera ilə ulduzlararası məkanın şərtlərini simulyasiya edirlər. Kredit: Kennedy Barnes
“Əvvəllər bu tədqiqatın ulduzlararası mikronaltı buz hissəciklərinə necə tətbiq olunduğuna diqqət yetirsək də , bu, 20 mil qalınlığında buz qabığına malik olan Yupiterin peyki Europa kimi daha böyük miqyasda kosmik buz üçün də aktualdır.” Barnes deyir.

Beləliklə, o, onların tədqiqatlarının astronomlara NASA-nın Ceyms Uebb Kosmik Teleskopu və ilkin olaraq 2024-cü ilin oktyabrında buraxılması gözlənilən Europa Clipper kimi kosmos kəşfiyyatı missiyalarından əldə edilən məlumatları anlamağa kömək edəcəyini təklif edir. Barnes ümid edir ki, onların tapıntıları digər tədqiqatçıları da aşağı səviyyəli tədqiqatları birləşdirməyə ruhlandıracaq. enerji elektronlarını kosmik buzlarda baş verənləri simulyasiya edən astrokimya modellərinə daxil edir.

Barnes və həmkarları buz filmlərinin molekulyar tərkibini də dəyişir və aşağı enerjili elektronların digər prebiyotik kimyalar yarada biləcəyini görmək üçün atom əlavə reaksiyalarını araşdırırlar. Bu iş Fransada Astrofizika və Atmosferdə Radiasiya və Maddələrin Tədqiqi Laboratoriyasının tədqiqatçıları ilə əməkdaşlıq çərçivəsində aparılır.

“Öyrənmə ərəfəsində olduğumuz çox şey var, məncə, bu, həqiqətən həyəcan verici və maraqlıdır” deyən Barnes, yeni Kosmos Əsri kimi təsvir etdiyi şeyi vurğulayır.

Amerika Kimya Cəmiyyəti tərəfindən təmin edilmişdir