Fra laboratorium til rummet:Opdagelse af et nyt organisk molekyle i en interstellar molekylær sky

Laboratorieforsøg udført ved Center for Astrokemiske Studier (CAS) ved Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE) i München, sammen med astronomiske observationer udført af det italienske nationale institut for astrofysik (INAF), føre til identifikation af et nyt molekyle i molekylskyen kendt som G+0,693-0,027, tæt på det galaktiske centrum. Det nyopdagede molekyle hedder propargylimine:ifølge eksperterne, denne kemiske art kan spille en fundamental rolle i dannelsen af ​​aminosyrer, blandt nøgleingredienserne for livet, som vi kender det.

Propargyliminen har den kemiske formel HCCCHNH og er en ustabil forbindelse. Det er meget svært at isolere det under de almindelige forhold i jordens atmosfære, men den trives ved lave tætheder og temperaturer, der er typiske for det interstellare medium. Luca Bizzocchi, undersøgelsens hovedforfatter, der studerede molekylespektroskopi ved MPE, forklaret:"Det særlige ved denne kemiske art ligger i dens carbon-nitrogen dobbeltbinding, hvilket giver det en høj reaktivitet. Med denne dobbeltbinding, det bliver en grundlæggende bestanddel af de kemiske kæder, der fører fra de enkleste og mest udbredte molekyler i rummet, der indeholder kulstof og nitrogen - for eksempel formaldehyd (H ₂ CO) og ammoniak (NH ₃ ), til de mere komplekse aminosyrer, de grundlæggende byggesten i terrestrisk biologi."

Hvert molekyle absorberer og udsender stråling ved bestemte bølgelængder, skabe et mønster, der unikt beskriver det, som menneskelige fingeraftryk. Med det formål at afsløre tilstedeværelsen af ​​propargylimin i rummet, spektroskopisk analyse er blevet udført på Max Planck laboratorierne for at genopbygge molekylets "identikit".

"Når et molekyle roterer i det interstellare medium, udsender det fotoner ved meget præcise frekvenser. Denne information, kombineret med data fra radioteleskoper, giver os mulighed for at vide, om et molekyle er til stede i de molekylære skyer, steder for stjerne- og planetdannelse, " fortsætter Bizzocchi.

I dette tilfælde, laboratoriedataene er blevet sammenlignet med resultaterne af observationer taget ved 30m radioteleskopet i Sierra Nevada, Spanien. "Vores molekyle var der allerede, " sagde Víctor M. Rivilla M, en Marie Skłodowska-Curie-forsker ved INAF Firenze, der ledede INAF observationsindsatsen, der resulterede i bekræftelsen af ​​propargylimin i G+0,693-0,027 miljøet. "Det lå i vores data for G+0.693-0.027 molekylskyen, men vi kunne ikke identificere det uden at kende dets præcise spektroskopi, det er den fulde beskrivelse af dets emissionsfrekvensmønster. Så snart vi fik det, takket være målingerne i laboratoriet, vi indså, at propargyliminen uden tvivl var der, venter på, at nogen genkender det."

Faktisk, molekyler med en sådan carbon-nitrogen dobbeltbinding deltager i den såkaldte Strecker-syntese, en kemisk proces, der i vid udstrækning anvendes til at syntetisere aminosyrer i laboratoriet. Under gunstige forhold, lignende reaktioner menes også at forekomme i en række udenjordiske miljøer, såsom de frosne kapper af interstellart støv eller asteroideoverflader, som vist ved den nylige opdagelse af glycin, den enkleste aminosyre, i halen på kometen 67P Churyumov-Gerasimenko.

"Molekylær spektroskopi med høj præcision er et af vores gruppes mål, " konkluderede Paola Caselli, direktør for Center for Astrokemiske Studier ved MPE og medforfatter til papiret. "Kun med højpræcisionsmålinger af frekvenserne af interstellare molekyler kan vi bruge sådanne molekyler som kraftfulde diagnostiske værktøjer til den fysiske og kemiske udvikling af interstellare skyer, hvor stjernesystemer kan lide vores egen form."