Kosmokjemi - Cosmochemistry

Image
Meteoritter studeres ofte som en del av kosmokjemi.

Kosmokjemi (fra gresk κόσμος Kosmos , "univers" og χημεία khemeía ) eller kjemisk kosmologi er studiet av de kjemiske sammensetningen av materie i universet , og de prosessene som førte til disse sammensetninger. Dette gjøres først og fremst gjennom studiet av den kjemiske sammensetningen av meteoritter og andre fysiske prøver. Gitt at asteroide -overordnede kropper til meteoritter var noen av de første faste materialene som kondenserte fra den tidlige soltåken, er kosmokjemister generelt, men ikke utelukkende, opptatt av objektene i solsystemet .

Historie

I 1938 utarbeidet den sveitsiske mineralogen Victor Goldschmidt og hans kolleger en liste over det de kalte "kosmiske overflod" basert på deres analyse av flere terrestriske og meteorittprøver. Goldschmidt begrunnet inkluderingen av meteorittkomposisjonsdata i bordet hans med å hevde at terrestriske bergarter ble utsatt for en betydelig mengde kjemisk endring på grunn av de iboende prosessene på jorden og atmosfæren. Dette betydde at det å studere terrestriske bergarter utelukkende ikke ville gi et nøyaktig helhetsbilde av den kjemiske sammensetningen av kosmos. Derfor konkluderte Goldschmidt med at utenomjordisk materiale også må inkluderes for å produsere mer nøyaktige og robuste data. Denne forskningen anses å være grunnlaget for moderne kosmokjemi.

I løpet av 1950- og 1960 -årene ble kosmokjemi mer akseptert som vitenskap. Harold Urey , ansett for å være en av fedrene til kosmokjemi, engasjerte seg i forskning som til slutt førte til en forståelse av opprinnelsen til elementene og den kjemiske overfloden av stjerner. I 1956 publiserte Urey og hans kollega, den tyske forskeren Hans Suess , den første tabellen med kosmiske overflod som inkluderer isotoper basert på meteorittanalyse.

Den fortsatte foredlingen av analytisk instrumentering gjennom 1960 -årene, spesielt massespektrometri , tillot kosmokjemister å utføre detaljerte analyser av de isotopiske overflodene av elementer i meteoritter. i 1960 bestemte John Reynolds gjennom analysen av kortlivede nuklider i meteoritter at elementene i solsystemet ble dannet før solsystemet selv som begynte å etablere en tidslinje for prosessene i det tidlige solsystemet.

Meteoritter

Meteoritter er et av de viktigste verktøyene som kosmokjemister har for å studere den kjemiske naturen til solsystemet. Mange meteoritter kommer fra materiale som er like gammelt som solsystemet selv, og gir dermed forskere en oversikt fra den tidlige soltåken . Kullholdige kondritter er spesielt primitive; det vil si at de har beholdt mange av sine kjemiske egenskaper siden de ble dannet for 4,56 milliarder år siden, og er derfor et hovedfokus for kosmokjemiske undersøkelser.

De mest primitive meteorittene inneholder også en liten mengde materiale (<0,1%) som nå er anerkjent som presolare korn som er eldre enn solsystemet selv, og som er avledet direkte fra restene av de enkelte supernovaene som forsynte støvet fra som solsystemet dannet. Disse kornene er gjenkjennelige fra deres eksotiske kjemi som er fremmed for solsystemet (for eksempel matriser av grafitt, diamant eller silisiumkarbid). De har også ofte isotopforhold som ikke er for resten av solsystemet (spesielt solen), og som skiller seg fra hverandre, noe som indikerer kilder i en rekke forskjellige eksplosive supernova -hendelser. Meteoritter kan også inneholde interstellare støvkorn, som har samlet seg fra ikke-gassformige elementer i det interstellare mediet, som en type sammensatt kosmisk støv ("stjernestøv")

Nylige funn av NASA , basert på studier av meteoritter funnet på jorden , antyder DNA- og RNA -komponenter ( adenin , guanin og relaterte organiske molekyler ), byggesteiner for livet slik vi kjenner det, kan dannes utenomjordisk i verdensrommet .

Kometer

30. juli 2015 rapporterte forskere at ved den første nedsetting av Philae lander på komet 67 / P 's overflate,-målingene ved Cosac og Ptolemaios instrumenter avslørte seksten organiske forbindelser , hvorav fire ble sett for første gang på en komet inkludert acetamid , aceton , metylisocyanat og propionaldehyd .

Forskning

Se også: Liste over molekyler i interstellært rom

I 2004 rapporterte forskere at de oppdaget de spektrale signaturene til antracen og pyren i det ultrafiolette lyset som sendes ut av den røde rektangeltåken (ingen andre slike komplekse molekyler hadde blitt funnet før i verdensrommet). Denne oppdagelsen ble ansett som en bekreftelse på en hypotese om at når stjernetåker av samme type som det røde rektangelet nærmer seg livets ender, forårsaker konveksjonsstrømmer at karbon og hydrogen i stjernetåken blir fanget i stjernevind og stråler utover. Når de avkjøles, binder atomene seg tilsynelatende til hverandre på forskjellige måter og danner til slutt partikler med en million eller flere atomer. Forskerne konkluderte med at siden de oppdaget polysykliske aromatiske hydrokarboner (PAH) - som kan ha vært avgjørende for dannelsen av tidlig liv på jorden - i en tåke, må de nødvendigvis stamme fra tåker.

I august 2009 identifiserte NASA-forskere en av de grunnleggende kjemiske byggesteinene i livet (aminosyren glycin ) i en komet for første gang.

I 2010 ble det oppdaget fullerener (eller " buckyballs ") i nebulae. Fullerener har vært implisert i livets opprinnelse; ifølge astronomen Letizia Stanghellini, "Det er mulig at buckyballer fra verdensrommet ga frø til livet på jorden."

I august 2011 antyder funn fra NASA , basert på studier av meteoritter funnet på jorden, DNA- og RNA -komponenter ( adenin , guanin og relaterte organiske molekyler ), byggesteiner for livet som vi kjenner det, kan dannes utenomjordisk i verdensrommet .

I oktober 2011 rapporterte forskere at kosmisk støv inneholder komplekst organisk materiale ("amorfe organiske faste stoffer med en blandet aromatisk - alifatisk struktur") som kunne skapes naturlig og raskt av stjerner .

29. august 2012 rapporterte astronomer ved Københavns Universitet påvisning av et bestemt sukkermolekyl, glykolaldehyd , i et fjernt stjernesystem. Molekylet ble funnet rundt det protostellare binære IRAS 16293-2422 , som ligger 400 lysår fra jorden. Glykolaldehyd er nødvendig for å danne ribonukleinsyre , eller RNA , som ligner på DNA . Dette funnet tyder på at komplekse organiske molekyler kan dannes i stjernesystemer før dannelsen av planeter, og til slutt komme på unge planeter tidlig i dannelsen.

I september 2012 rapporterte NASA -forskere at polycykliske aromatiske hydrokarboner (PAH) , utsatt for interstellare medium (ISM) forhold, transformeres gjennom hydrogenering , oksygenering og hydroksylering til mer komplekse organiske stoffer - "et skritt på veien mot aminosyrer og nukleotider , råvarene til henholdsvis proteiner og DNA ". Som et resultat av disse transformasjonene mister PAHs sin spektroskopiske signatur, noe som kan være en av årsakene "til mangel på PAH -deteksjon i interstellare iskorn , spesielt de ytre områdene av kalde, tette skyer eller de øvre molekylære lagene av protoplanetar disker . "

I 2013 bekreftet Atacama Large Millimeter Array (ALMA Project) at forskere har oppdaget et viktig par prebiotiske molekyler i de isete partiklene i interstellare rom (ISM). Kjemikaliene, som finnes i en gigantisk sky av gass omtrent 25 000 lysår fra Jorden i ISM, kan være en forløper til en sentral komponent i DNA, og den andre kan ha en rolle i dannelsen av en viktig aminosyre . Forskere fant et molekyl kalt cyanometanimin, som produserer adenin , en av de fire nukleobasene som danner "trinnene" i den stigen-lignende strukturen til DNA. Det andre molekylet, kalt etanamin , antas å spille en rolle i dannelsen av alanin , en av de tjue aminosyrene i den genetiske koden. Tidligere trodde forskere at slike prosesser fant sted i den meget tøffe gassen mellom stjernene. De nye funnene tyder imidlertid på at de kjemiske formasjonssekvensene for disse molekylene ikke forekom i gass, men på overflatene til iskorn i interstellært rom. NASA ALMA -forsker Anthony Remijan uttalte at det å finne disse molekylene i en interstellar gasssky betyr at viktige byggesteiner for DNA og aminosyrer kan 'frø' nydannede planeter med de kjemiske forløperne for livet.

I januar 2014 rapporterte NASA at nåværende studier på planeten Mars av Curiosity and Opportunity -roverne nå vil lete etter bevis på gammelt liv, inkludert en biosfære basert på autotrofiske , kjemotrofiske og/eller kjemolitoautotrofiske mikroorganismer , samt eldgammelt vann, inkludert fluvio-lacustrine miljøer ( sletter relatert til gamle elver eller innsjøer) som kan ha vært beboelige . Søket etter bevis på beboelighet , taphonomi (relatert til fossiler ) og organisk karbon på planeten Mars er nå et primært NASA -mål.

I februar 2014 kunngjorde NASA en sterkt oppgradert database for sporing av polysykliske aromatiske hydrokarboner (PAH) i universet . Ifølge forskere kan mer enn 20% av karbonet i universet være assosiert med PAH, mulig utgangsmateriale for dannelse av liv . PAH ser ut til å ha blitt dannet kort tid etter Big Bang , er utbredt i hele universet og er forbundet med nye stjerner og eksoplaneter .

Se også

Referanser

Eksterne linker