Kosmokemi - Cosmochemistry

Image
Meteoritter studeres ofte som en del af kosmokemi.

Kosmokemi (fra græsk κόσμος kósmos , "univers" og χημεία khemeía ) eller kemisk kosmologi er studiet af stofets kemiske sammensætning i universet og de processer, der førte til disse sammensætninger. Dette gøres primært gennem undersøgelsen af ​​den kemiske sammensætning af meteoritter og andre fysiske prøver. I betragtning af at meteoriternes asteroide forældrekroppe var nogle af de første faste materialer, der kondenserede fra den tidlige soltåge, er kosmokemister generelt, men ikke udelukkende, bekymrede over objekterne i solsystemet .

Historie

I 1938 udarbejdede den schweiziske mineralog Victor Goldschmidt og hans kolleger en liste over, hvad de kaldte "kosmiske overflod" baseret på deres analyse af flere terrestriske og meteoritprøver. Goldschmidt begrundede optagelsen af ​​meteoritsammensætningsdata i sit bord ved at hævde, at terrestriske sten blev udsat for en betydelig mængde kemisk ændring på grund af de iboende processer på jorden og atmosfæren. Dette betød, at undersøgelse af terrestriske klipper udelukkende ikke ville give et præcist helhedsbillede af kosmos kemiske sammensætning. Derfor konkluderede Goldschmidt, at udenjordisk materiale også skal medtages for at producere mere præcise og robuste data. Denne forskning anses for at være grundlaget for moderne kosmokemi.

I løbet af 1950'erne og 1960'erne blev kosmokemi mere accepteret som videnskab. Harold Urey , bredt anset for at være en af ​​kosmokemiens fædre, engagerede sig i forskning, der til sidst førte til en forståelse af grundstoffernes oprindelse og stjernernes kemiske overflod. I 1956 udgav Urey og hans kollega, den tyske videnskabsmand Hans Suess , den første tabel med kosmiske overflod, der omfattede isotoper baseret på meteoritanalyse.

Den fortsatte forfining af analytisk instrumentering gennem 1960'erne, især massespektrometri , tillod kosmokemister at udføre detaljerede analyser af de isotopiske overflod af elementer inden for meteoritter. i 1960 fastslog John Reynolds gennem analysen af ​​kortlivede nuklider inden for meteoritter, at elementerne i solsystemet blev dannet før selve solsystemet, som begyndte at etablere en tidslinje for processerne i det tidlige solsystem.

Meteoritter

Meteoritter er et af de vigtigste værktøjer, kosmokemister har til at studere solsystemets kemiske natur. Mange meteoritter stammer fra materiale, der er lige så gammelt som selve solsystemet, og giver dermed forskere en rekord fra den tidlige soltåge . Kulstofholdige chondritter er især primitive; det vil sige, at de har bevaret mange af deres kemiske egenskaber siden dannelsen for 4,56 milliarder år siden, og er derfor et stort fokus for kosmokemiske undersøgelser.

De mest primitive meteoritter indeholder også en lille mængde materiale (<0,1%), der nu anerkendes som presolare korn, der er ældre end selve solsystemet, og som stammer direkte fra resterne af de enkelte supernovaer, der leverede støvet fra som solsystemet dannede. Disse korn kan genkendes fra deres eksotiske kemi, der er fremmed for solsystemet (såsom matricer af grafit, diamant eller siliciumcarbid). De har også ofte isotopforhold, der ikke er resten af ​​solsystemet (især solen), og som adskiller sig fra hinanden, hvilket angiver kilder i en række forskellige eksplosive supernova -begivenheder. Meteoritter kan også indeholde interstellare støvkorn, der har samlet sig fra ikke-gasformige elementer i det interstellare medium, som en type sammensat kosmisk støv ("stjernestøv")

Nylige fund fra NASA , baseret på undersøgelser af meteoritter fundet på Jorden , tyder på , at DNA- og RNA -komponenter ( adenin , guanin og beslægtede organiske molekyler ), byggesten for livet, som vi kender det, kan dannes uden for jorden i det ydre rum .

Kometer

Den 30. juli 2015 rapporterede forskere, at ved første berøring af Philae -landeren på komet 67/P 's overflade afslørede målinger fra COSAC- og Ptolemaios -instrumenter seksten organiske forbindelser , hvoraf fire blev set for første gang på en komet, herunder acetamid , acetone , methylisocyanat og propionaldehyd .

Forskning

Se også: Liste over molekyler i interstellært rum

I 2004 rapporterede forskere at detektere de spektrale signaturer af anthracen og pyren i det ultraviolette lys, der udsendes af den røde rektangel -tåge (der var aldrig fundet andre sådanne komplekse molekyler før i det ydre rum). Denne opdagelse blev betragtet som en bekræftelse på en hypotese om, at som stjernetåger af samme type som det røde rektangel nærmer sig enden af ​​deres liv, forårsager konvektionsstrømme kul og brint i stjernetågerens kerne at blive fanget i stjernevind og stråle udad. Når de afkøles, binder atomerne sig tilsyneladende til hinanden på forskellige måder og til sidst danner partikler med en million eller flere atomer. Forskerne udlede, at siden de opdagede polycykliske aromatiske kulbrinter (PAH'er) - som kan have været afgørende for dannelsen af ​​tidligt liv på Jorden - i en tåge, må de nødvendigvis have oprindelse i stjernetåger.

I august 2009 identificerede NASA-forskere en af ​​de grundlæggende kemiske byggesten i livet (aminosyren glycin ) i en komet for første gang.

I 2010 blev der opdaget fullerener (eller " buckyballs ") i stjernetåger. Fullerener har været impliceret i livets oprindelse; ifølge astronom Letizia Stanghellini, "Det er muligt, at buckyballs fra det ydre rum gav frø til livet på Jorden."

I august 2011 antyder fund fra NASA , baseret på undersøgelser af meteoritter fundet på Jorden, DNA- og RNA -komponenter ( adenin , guanin og beslægtede organiske molekyler ), byggesten for livet, som vi kender det, kan dannes uden for jorden i det ydre rum .

I oktober 2011 rapporterede forskere, at kosmisk støv indeholder komplekst organisk stof ("amorfe organiske faste stoffer med en blandet aromatisk - alifatisk struktur"), der kunne skabes naturligt og hurtigt af stjerner .

Den 29. august 2012 rapporterede astronomer ved Københavns Universitet om påvisning af et specifikt sukkermolekyle, glycolaldehyd , i et fjernt stjernesystem. Molekylet blev fundet omkring den protostellare binære IRAS 16293-2422 , som ligger 400 lysår fra Jorden. Glycolaldehyd er nødvendigt for at danne ribonukleinsyre eller RNA , der ligner DNA i funktion . Dette fund tyder på, at komplekse organiske molekyler kan dannes i stjernesystemer før dannelsen af ​​planeter, og til sidst ankommer på unge planeter tidligt i deres dannelse.

I september 2012 rapporterede NASA -forskere , at polycykliske aromatiske kulbrinter (PAH'er) , der er udsat for interstellare medium (ISM) forhold, transformeres gennem hydrogenering , iltning og hydroxylering til mere komplekse organiske stoffer - "et skridt på vejen mod aminosyrer og nukleotider , råvarerne til henholdsvis proteiner og DNA ". Som følge af disse transformationer mister PAH'erne deres spektroskopiske signatur, hvilket kan være en af ​​årsagerne "til den manglende PAH -detektion i interstellare iskorn , især de ydre områder af kolde, tætte skyer eller de øvre molekylære lag af protoplanetarisk diske . "

I 2013 bekræftede Atacama Large Millimeter Array (ALMA Project), at forskere har opdaget et vigtigt par prebiotiske molekyler i de iskolde partikler i interstellare rum (ISM). Kemikalierne, der findes i en gigantisk gassky omkring 25.000 lysår fra Jorden i ISM, kan være en forløber for en nøglekomponent i DNA, og den anden kan have en rolle i dannelsen af ​​en vigtig aminosyre . Forskere fandt et molekyle kaldet cyanomethanimin, som producerer adenin , en af ​​de fire nukleobaser, der danner "trin" i den stigen-lignende struktur af DNA. Det andet molekyle, kaldet ethanamin , menes at spille en rolle i dannelsen af alanin , en af ​​de tyve aminosyrer i den genetiske kode. Tidligere troede forskere, at sådanne processer fandt sted i den meget svage gas mellem stjernerne. De nye opdagelser tyder imidlertid på, at de kemiske dannelsessekvenser for disse molekyler ikke forekom i gas, men på overflader af iskorn i interstellarrum. NASA ALMA -videnskabsmand Anthony Remijan udtalte, at at finde disse molekyler i en interstellar gassky betyder, at vigtige byggesten for DNA og aminosyrer kan 'frø' nydannede planeter med de kemiske forstadier for livet.

I januar 2014 rapporterede NASA, at aktuelle undersøgelser på planeten Mars af Curiosity and Opportunity -roverne nu vil søge efter beviser for ældgammelt liv, herunder en biosfære baseret på autotrofiske , kemotrofiske og/eller kemolithoautotrofiske mikroorganismer samt gammelt vand, herunder fluvio-lacustrine miljøer ( sletter relateret til gamle floder eller søer), der kan have været beboelige . Søgningen efter tegn på beboelighed , taphonomi (relateret til fossiler ) og organisk kulstof på planeten Mars er nu et primært NASA -mål.

I februar 2014 annoncerede NASA en stærkt opgraderet database til sporing af polycykliske aromatiske kulbrinter (PAH'er) i universet . Ifølge forskere kan mere end 20% af kulstoffet i universet være forbundet med PAH'er, mulige udgangsmaterialer til dannelse af liv . PAH'er ser ud til at være dannet kort efter Big Bang , er udbredt i hele universet og er forbundet med nye stjerner og eksoplaneter .

Se også

Referencer

eksterne links