عندما تقوم بالشراء من خلال الروابط الموجودة في مقالاتنا، قد تحصل شركة Future وشركاؤها المشتركون على عمولة.
في سحابة برج الثور الجزيئية، وهي واحدة من أقرب الحاضنات النجمية إلى أرضوجد العلماء جزيئين يحتويان على النتريل – وهذا أمر مثير للاهتمام بشكل لا يصدق لأن هذه الجزيئات نفسها يمكن أن تكشف معلومات حول أصول الحياة كما نعرفها في الكون.
سحابة الثور الجزيئية (TMC-1) هي سحابة بين النجوم تقع في كوكبة الأرض الأبراج برج الثور والأوريجا، والجزيئات المكتشفة حديثًا تُعرف باسم المالونونيتريل والمالونيتريل. تم اكتشاف الجزيئات باستخدام بيانات من مسح خط QUIJOTE المستمر لـ TMC-1 والذي يتم إجراؤه باستخدام تلسكوب Yebes في إسبانيا. وباختصار، يشير وجودها إلى وجود عمليات كيميائية معقدة تحدث في الفضاء، وهي عمليات قد تحمل أدلة على حقيقة كيفية بدء الحياة.
وأوضح مارسيلينو أغونديز شيكو، الباحث في معهد الفيزياء الأساسي (CSIC) في مدريد: “تم التعرف على الدينتريل، مثل المالونونيتريل، كمواد أولية في تخليق البيورينات والبيريميدين قبل الحيوية، والتي تشكل قلب الحمض النووي الريبي (RNA) والحمض النووي (DNA).” إسبانيا، لموقع Space.com. “كلما بحثنا أكثر، كلما أدركنا أن السحب الجزيئية قادرة على تصنيع جزيئات ما قبل الحيوية.”
شهدت السنوات الأخيرة مرحلة مثيرة في الكيمياء الفلكية، حيث أتاحت تقنيات الرصد الجديدة والتلسكوبات المتقدمة للعلماء اكتشاف موجة من الجزيئات الجديدة في الفضاء. فضاء مع تعقيد مدهش. وقال أغونديز: “يبدو أنه لا يوجد حد لدرجة التعقيد الكيميائي التي يستطيع الفضاء بين النجوم تصنيعها”. “لم تعد السحب الباردة بين النجوم تعتبر أماكن خاملة بل مختبرات كيميائية نشطة للغاية.”
من بين جميع أنواع الجزيئات الشائعة تلك التي تحتوي على مجموعة النتريل، والتي تتكون من الكربون والنيتروجين ثلاثي الروابط الذرات. في الواقع، هذه الأنواع من الجزيئات وفيرة بشكل ملحوظ. وقال أغونديز: “مجموعة النتريل مستقرة بشكل رهيب”. “يتم الاحتفاظ بالكربون والنيتروجين معًا بواسطة رابطة ثلاثية، والتي تبين أنها واحدة من أقوى الروابط الكيميائية في الطبيعة.”
ومع ذلك، تختلف الكيمياء بين النجوم عن الكيمياء التي تحدث على الأرض، حيث تؤدي التفاعلات عادةً إلى المنتجات الأكثر استقرارًا. في الفضاء، وهو بيئة باردة ومنخفضة الطاقة، تخضع نتائج التفاعلات الكيميائية إما للسرعة أو ببساطة لاحتمال حدوث التفاعل بدلاً من الاستقرار. وهذا يعني أن التفاعلات التي تحدث بسرعة، حتى عندما لا تؤدي إلى المنتجات الأكثر استقرارًا، تميل إلى السيطرة على التفاعلات الأبطأ. وتنتشر النتريل بشكل عام في الفضاء، مما يخبرنا أنها ليست سهلة التكوين فحسب، بل أيضًا أنهم مرنون جدًا للتدمير.
وهذا الاستقرار، بالإضافة إلى احتمالية تكوينها، يجعل النتريلات أكثر وفرة من الأنواع الجزيئية الأخرى التي قد تتحلل أو تتفاعل بسهولة أكبر.
لربط جزيئات النتريل المكتشفة حديثًا بالكيمياء التي ربما تكون قد أشعلت الحياة على الأرض، يحتاج علماء الكيمياء الفلكية إلى تحديد التفاعلات بين النجوم التي أنتجتها. ولذلك، بحث أغونديز وزملاؤه عن جزيئات أخرى ربما تكون بمثابة مواد أولية للنيتريلين اللذين اكتشفواهما، مما يوفر رؤى محتملة حول مسارات التفاعل المشاركة في تكوينها.
وهنا ما وجدوه.
أفاد الفريق أن المالونونيتريل والمالونيتريل كانا أقل وفرة بثماني وثلاث مرات في سحابة TMC-1، على التوالي، مقارنة بجزيئات مماثلة يتم فيها استبدال إحدى روابط النيتروجين الثلاثية برابطة ثلاثية كربون-كربون.
تم أيضًا قياس الأنواع التفاعلية المحتملة المعروفة باسم “الجذرية”، والتي قد تؤدي إلى إنتاج كل من الجزيئات التي تحتوي على الرابطة الثلاثية بين الكربون والكربون بالإضافة إلى المالونونيتريل والمالونونيتريل، لتكون أكثر وفرة بحوالي عشر مرات في شكلها الكربوني مقارنة لجذور النتريل. “[The carbon-carbon triple bond] قال أغونديز: “من الصعب جدًا كسره بمجرد تكوينه، كما أن TMC-1 غني بالهيدروكربونات”. لذلك ليس من المستغرب أن تكون الجزيئات المعتمدة على الكربون أكثر وفرة من الجزيئات المعتمدة على النتريل.
تمكن الفريق من اقتراح مسار تفاعل لإنتاج الماليونيتريل باستخدام النمذجة الكيميائية. ومع ذلك، فقد اصطدم الباحثون بالمالونونيتريل، ولم يتمكنوا من إثبات كيفية تشكله في السحابة البينجمية الباردة.
ويرتبط هذا بالتحدي الذي يواجه هذا المجال، كما يقول أغونديز، وهو أن وتيرة الجزيئات المكتشفة حديثًا تفوق قدرة النماذج الحالية على تفسير كيفية تشكلها. على سبيل المثال، لا يتم تضمين الماليونيتريل حاليًا في قواعد البيانات الكيميائية.
“المعدل الهائل الذي يتم به اكتشاف الجزيئات في الفضاء [over the last] وأوضح أغونديز أن “ثلاث سنوات أو نحو ذلك لا يمكن استيعابها بواسطة النماذج الكيميائية”. “العديد من الجزيئات المكتشفة لم يتم تضمينها حتى في شبكات التفاعل المستخدمة في الكيمياء الفلكية. ومن أجل فهم كيفية تشكلها، نحتاج إلى دراسة العديد من التفاعلات الجديدة.”
يقول أغونديز إنهم يعملون حاليًا على إيجاد حل، وسينشرونه في دراسة مستقبلية. ومع ذلك، فإن البيانات التي تم جمعها هنا، وكذلك من الدراسات الاستكشافية الأخرى، تساعد في بناء منصة متنامية من المعرفة التي سيتمكن العلماء من استخدامها لتجميع لغز الحياة في العالم. الكون – وربما تجده يومًا ما في مكان آخر.
وقال أغونديز: “إن البيانات المتوفرة لدينا عن السحب الأخرى ليست حساسة، ولكن لا يوجد سبب للاعتقاد بأن TMC-1 مميز”. “من المحتمل جدًا أن الكيمياء التي نكتشفها في TMC-1 تحدث أيضًا في العديد من السحب الجزيئية الأخرى عبر مجرتنا.
“إن حقيقة أننا نعرف الآن أنها متوفرة بكثرة في السحب بين النجوم توفر قطعة إضافية للغز الجزيئات التي تسبق التكوين الحيوي والتي نعرف بالتأكيد أنها يتم تصنيعها في الفضاء بين النجوم“، واختتم.