Astrofysikere identificerer store reservoirer af forløbermolekyler, der er nødvendige for liv i planeternes fødesteder

Analyse af unikke fingeraftryk i lys udsendt fra materiale omkring unge stjerner har afsløret "betydelige reservoirer" af store organiske molekyler, der er nødvendige for at danne grundlaget for liv, siger forskere.

Dr. John Ilee, Forskningsstipendiat ved University of Leeds, der ledede undersøgelsen, siger, at resultaterne tyder på, at de grundlæggende kemiske forhold, der resulterede i liv på Jorden, kunne eksistere mere bredt over galaksen.

De store organiske molekyler blev identificeret i protoplanetariske skiver, der kredsede om nydannede stjerner. En lignende skive ville engang have omgivet den unge sol, danner de planeter, der nu udgør vores solsystem. Tilstedeværelsen af ​​molekylerne er væsentlig, fordi de er "trædesten" mellem simplere kulstofbaserede molekyler såsom kulilte, findes i overflod i rummet, og mere komplekse molekyler, der er nødvendige for at skabe og opretholde liv.

Detaljer om undersøgelsen offentliggøres i dag og vil blive vist i Astrophysical Journal Supplement Series . Det er et af 20 artikler, der rapporterer om en større international undersøgelse af planetdannelsens kemi.

Dr. Catherine Walsh fra School of Physics and Astronomy var en af ​​de fem Co-PI'er, der ledede undersøgelsen. Kaldet 'Molecules with ALMA at Planet-forming Scales' (eller MAPS) programmet, den har brugt data indsamlet af Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (eller ALMA) radioteleskop i Chile.

Dr. Ilee og hans team, bestående af astrofysikere fra 16 universiteter over hele verden, fokuseret på at studere eksistensen, placering og overflod af de prækursormolekyler, der er nødvendige for, at liv kan dannes.

Han sagde:"Disse store komplekse organiske molekyler findes i forskellige miljøer i hele rummet. Laboratorie- og teoretiske undersøgelser har antydet, at disse molekyler er 'råingredienserne' til at bygge molekyler, der er væsentlige komponenter i biologisk kemi på Jorden, skabe sukker, aminosyrer og endda komponenterne i ribonukleinsyre (RNA) under de rigtige forhold.

"Imidlertid, mange af de miljøer, hvor vi finder disse komplekse organiske molekyler, er ret langt væk fra hvor og hvornår vi tror, ​​at planeter dannes. Vi ønskede at forstå mere om, hvor præcist og hvor meget af, disse molekyler var til stede i planeternes fødesteder - protoplanetariske skiver."

ALMA – observerer kemi dybt i rummet

Undersøgelsen er blevet muliggjort af fremskridt i ALMA-teleskopets evne til at detektere meget svage signaler fra molekylerne i de koldeste områder af det ydre rum.

Hos ALMA, et netværk på over 60 antenner er kombineret, så observatoriet kan detektere signalet fra disse molekyler. Hvert molekyle udsender lys ved tydeligt forskellige bølgelængder, hvilket producerer et unikt spektralt 'fingeraftryk'. Disse fingeraftryk gør det muligt for forskere at identificere tilstedeværelsen af ​​molekylerne og undersøge deres egenskaber.

Dr. Walsh forklarede "ALMAs kraft har gjort det muligt for os at måle fordelingen og sammensætningen af ​​materiale, der aktivt bygger planeter omkring unge stjerner i nærheden for første gang. Teleskopet er kraftigt nok til at gøre dette selv for store komplekse molekyler, der er forstadier for livet."

Forskerholdet ledte efter tre molekyler - cyanoacetylen (HC3N), acetonitril (CH3CN), og cyclopropenyliden ( c -C3H2) – i fem protoplanetariske skiver, kendt som IM Lup, GM Aur, AS 209, HD 163296 og MWC 480. De protoplanetariske skiver ligger mellem 300 og 500 lysår fra jorden. Alle skiverne viser signaturer af igangværende planetdannelse, der forekommer i dem.

Protoplanetariske skiver 'føder' unge planeter

Den protoplanetariske skive, der omgiver en ung planet, vil "føde" den med materiale, efterhånden som den dannes.

For eksempel, det menes, at den unge Jord blev sået med materiale via nedslag fra asteroider og kometer, der var dannet i den protoplanetariske skive omkring Solen. Men forskerne var usikre på, om alle protoplanetariske skiver indeholder reservoirer af komplekse organiske molekyler, der er i stand til at skabe biologisk betydningsfulde molekyler.

Denne undersøgelse begynder at besvare det spørgsmål. Den fandt molekylerne i fire ud af de fem observerede skiver. Ud over, overfloden af ​​molekylerne var større, end forskerne havde forventet.

Dr. Ilee sagde:"ALMA har tilladt os at lede efter disse molekyler i de inderste områder af disse diske, på størrelsesskalaer svarende til vores solsystem, for første gang. Vores analyse viser, at molekylerne primært er placeret i disse indre områder med overflod mellem 10 og 100 gange højere end modeller havde forudsagt."

Vigtigt, skiveområderne, hvori molekylerne var placeret, er også, hvor asteroider og kometer dannes. Dr. Ilee siger, at det er muligt, at en proces, der ligner den, der kan have været med til at igangsætte liv på Jorden, også kunne ske i disse skiver – hvor bombardement af asteroider og kometer overfører de store organiske molekyler til de nydannede planeter.

Dr. Walsh tilføjede:"Nøgleresultatet af dette arbejde viser, at de samme ingredienser, der er nødvendige for at så liv på vores planet, også findes omkring andre stjerner. Det er muligt, at de molekyler, der er nødvendige for at sætte gang i livet på planeter, er let tilgængelige. i alle planetdannende miljøer."

Et af de næste spørgsmål, forskerne vil undersøge, er, om der findes endnu mere komplekse molekyler i de protoplanetariske skiver.

Dr. Ilee tilføjede:"Hvis vi finder molekyler som disse i så store mængder, vores nuværende forståelse af interstellar kemi tyder på, at endnu mere komplekse molekyler også burde kunne observeres."

"Vi håber at kunne bruge ALMA til at søge efter de næste trædesten med kemisk kompleksitet i disse diske. Hvis vi opdager dem, så er vi endnu tættere på at forstå, hvordan livets råvarer kan samles omkring andre stjerner."