Forskere kaster lys over, hvordan nøgleingrediensen for liv kan dannes i rummet
Et hold ledet af University of Maryland kemikere opdagede en ny måde at skabe carbener på, en klasse af meget reaktive, men notorisk kortlivede og ustabile molekyler. Involveret i mange højenergiske kemiske reaktioner, såsom skabelsen af kulhydrater, er carbener afgørende forløbere for byggestenene i livet på Jorden – og muligvis i rummet.
Forskerne har med succes dannet en carben kaldet hydroxymethylen (HCOH) ved at nedbryde methanol (en almindelig alkohol, der findes i mange industrielle kemikalier som formaldehyd) med impulser af ultraviolet stråling. Resultaterne blev offentliggjort i et papir den 14. maj 2024 i Journal of the American Chemical Society .
"Det er overraskende at se denne carben komme fra et så almindeligt molekyle som methanol - vi har sprøjteflasker af det i laboratorier overalt," sagde Leah Dodson, assisterende professor i kemi og biokemi ved UMD og seniorforfatter af papiret.
"193 nanometer bølgelængde UV-lasere er også ret standard. Det betyder, at carbener kan dannes naturligt på steder som rummet, hvor der er meget methanol og ultraviolet stråling. Og yderligere reaktioner af carbener dannet i rummet gennem denne proces kan føre til biomolekyler, der udgør livet."
Avisens resultater afslører spor om mekanismerne bag carbendannelse og reaktion på Jorden, hvilket fører til en bedre forståelse af molekylets potentiale til at skabe sukkerarter, der er nødvendige for liv.
"Der er etableret forskning, der tyder på, at HCOH kan reagere for at danne simple sukkerarter, inklusive nogle, der tidligere er blevet opdaget i rummet," sagde studiets hovedforfatter Emily Hockey. "Vi tror, det er muligt, at denne carben, da den kommer fra et molekyle, der er så allestedsnærværende i rummet og kan detekteres overalt, er den manglende brik, der bygger bro mellem huller i vores viden om, hvordan methanol og simple sukkerarter kan føre til større, mere avancerede biomolekyler. "
På grund af deres superreaktivitet har carbenmolekyler normalt meget korte levetider. Disse egenskaber gør carbener generelt vanskelige for forskere at generere og observere, hvilket har begrænset dyb forståelse af molekylet. Men UMD-teamets nye metode til at producere carbener tillod dem at studere molekylerne tæt nok til at se deres dannelse og henfald over millisekunders tidsskalaer. Forskerne var overraskede over at opdage, at HCOH reagerede relativt langsomt med ilt ved stuetemperatur.
"Da vi så på HCOH's reaktivitet i vores rumtemperatursystem, så vi, at det faldt inden for 15 millisekunder," forklarede Hockey. "Det interessante er, at fordi carbener menes at være en superreaktiv art, er det rimeligt at antage, at denne carben ville reagere så hurtigt på noget som ilt, at det er umuligt at fange. Men det er ikke, hvad der skete. Selvom carbenet var ved at henfalde hurtigere og hurtigere, når det blev udsat for ilt, var det langsomt nok til, at vi stadig var i stand til at observere det forfald."
Forskerne mener, at deres metode til at producere og studere carbener vil hjælpe astronomer og astrokemikere med at få ny indsigt i livets oprindelse, og hvordan livet i rummet kan have udviklet sig anderledes end livet på Jorden. De håber at kunne bygge videre på deres resultater ved at se nærmere på, hvad der sker under methanols nedbrydning og kvantificere de forskellige produkter, der fremkommer ved methanols reaktion på UV-lys.
"Vi ved, at carbener som HCOH dannes under vores proces, men vi vil gerne grave dybere ned i, hvor stor en procentdel af det, der for eksempel ender som formaldehyd, methylen eller andre kulbrinteradikaler," forklarede Hockey. "Vi troede oprindeligt, at alle produkterne ville være methoxyradikaler, men vores eksperimenter viser, at processen og de resulterende produkter er mere komplicerede end vores oprindelige antagelser."
At kende typerne og mængden af produkter, der skabes ved at nedbryde methanol med UV-stråling, ville give astronomer og astrokemikere et mere præcist syn på astrofysiske objekter, og hvordan de udviklede sig over milliarder af år.
"Hvis de eksisterende data om, hvad der produceres fra methanol-fotodissociation, er forkerte, så vil de modeller, der udbredes, også være forkerte - og vores forståelse af, hvordan livet udviklede sig fra disse molekyler, kan også blive kompromitteret," sagde Dodson. "Vores opfølgende arbejde vil forhåbentlig lægge grunden til den slags simuleringer."
Flere oplysninger: Emily K. Hockey et al., Direct Observation of Gas-Phase Hydroxymethylene:Photoionization and Kinetics Resulting from Methanol Photodissociation, Journal of the American Chemical Society (2024). DOI:10.1021/jacs.4c03090
Journaloplysninger: Tidsskrift for American Chemical Society
Leveret af University of Maryland
Sidste artikelHvordan NASA sporede den mest intense solstorm i årtier
Næste artikelWebb registrerer den hidtil fjerneste sorte hul-fusion
Varme artikler
-
Opskriften er anderledes, men Saturns måne Titan har ingredienser til livetEn kunstners gengivelse viser en Dragonfly quadcopter, der lander på overfladen af Saturns måne Titan, folder sine rotorer ud og løfter sig igen for at overskue landskabet og atmosfæren. Kredit:Stev -
Rollen af et hulrum i hypernova-udstødningen af et gammastråleudbrudRumlige fordelinger af stoftæthed (øverst), Lorentz-faktor (midten) og nedadgående temperatur (nederst) ved t =11 s, viser den mildt relativistiske reflektionsbølge, der forplanter sig bagud i hulrumm -
Moskva forvirret over amerikansk rumhysteri, da Musk håner RuslandMens Rusland hilste USA, det understregede også, at det var forundret over det vanvid, der blev udløst af, hvad mange hyldede som begyndelsen på en ny æra Embedsmænd i Moskvas rumfart sagde søndag -
Rydning af polarluften på kosmisk støvKredit:Shutterstock Ved at udvikle flere innovative eksperimentelle systemer, EU-finansierede forskere har nu en bedre indikation af, hvor meget kosmisk støv, der kommer ind i Jordens atmosfære, o