Bir Cam Kavanozda Hayatın Sırrı: Genç Araştırmacıdan Evrimsel Milat
Bir çalışma, yıldızlardaki temel moleküllerin kimyasal bileşimini, kızılötesi parmak izlerini analiz ederek yeniden oluşturuyor.
Bir doktora öğrencisi, laboratuvar ortamında evrenin küçük bir bölümünü yeniden yaratarak sentetik kozmik toz üretti ve Dünya’nın varlığından çok önce yaşamın kimyasal bileşenlerinin nasıl oluşmuş olabileceğine dair yeni bir bakış açısı sundu.
Sydney Üniversitesi Fizik Fakültesi’nde malzeme ve plazma fiziği alanında doktora adayı olan Linda Losurdo, deneyi azot, karbondioksit ve asetilen gibi basit bir gaz karışımı kullanarak gerçekleştirdi. Kurulum, yıldızların çevresinde ve süpernova kalıntılarında bulunan aşırı ve son derece dinamik koşulları taklit etmek üzere tasarlandı.
Güçlü elektrik enerjisine maruz kaldığında, gaz karışımı, yıldızlararası uzayda ve kuyruklu yıldızlarda, asteroitlerde ve meteoritlerde bulunan kozmik toza benzeyen karbonca zengin parçacıklar üretti.
Çip üzerinde kozmik toz analogu. Kimyasal karışım bir mikroçipte toplandı. Fotoğraf: Fiona Wolf
Laboratuvarda üretilen malzeme, yaygın olarak CHON molekülleri olarak adlandırılan karbon, hidrojen, oksijen ve azotun karmaşık bir kombinasyonunu içeriyor. Bu elementler, yaşam için gerekli olan birçok organik bileşiğin temelini oluşturuyor.
Bayan Losurdo, “Artık tarihlerini anlamak için bir asteroit veya kuyruklu yıldızın Dünya’ya gelmesini beklemek zorunda değiliz,” dedi. “Laboratuvarda analog ortamlar oluşturabilir ve kızılötesi parmak izlerini kullanarak yapılarını tersine mühendislikle yeniden oluşturabilirsiniz.
“Bu, ‘karbonlu kozmik tozun’ dev, yaşlı yıldızların püskürttüğü plazmada veya yıldızların doğduğu kozmik kreşlerde nasıl oluşabileceği ve yaşam için hayati önem taşıyabilecek bu büyüleyici molekülleri nasıl dağıtabileceği konusunda bize büyük bir içgörü sağlayabilir.
“Laboratuvarımızda evrenin küçük bir parçasını bir şişede yeniden yaratmış gibiyiz.”
Sydney Üniversitesi plazma fiziği laboratuvarında doktora adayı ve çalışmanın baş yazarı Linda Losurdo. Fotoğraf: Fiona Wolf/Sydney Üniversitesi
Kızılötesi imzalar kozmik analogu doğruluyor
Kozmik toz, moleküllerin iyonlar ve elektronlar gibi yüklü parçacıklar tarafından sürekli olarak çarpıldığı uzayın yüksek enerjili bölgelerinde oluşur. Bilim insanları bu maddeyi, bileşimini ortaya koyan moleküler bir parmak izi görevi gören kızılötesi emisyonunu ölçerek tespit ederler.
Laboratuvarda üretilen toz, aynı belirgin kızılötesi desenleri sergileyerek deneyin uzayda meydana gelen süreçleri yakından yeniden ürettiğini gösterdi.
Kozmik toz gaz karışımı: Linda Losurdo, Sidney Üniversitesi plazma fiziği laboratuvarında kozmik toz analogları oluşturmak için bir tüpte temel gazları karıştırdı ve elektrik bombardımanına tabi tuttu. Kaynak: Sidney Üniversitesi
Dünya dışı materyal yaşamın tohumu olabilir.
Bilimdeki en önemli sorulardan biri, yaşamın Dünya’da nasıl başladığıdır. Araştırmacılar, erken organik moleküllerin gezegenin kendisinde mi oluştuğunu, daha sonra kuyruklu yıldızlar ve meteoritler yoluyla mı geldiğini, yoksa güneş sistemi oluşumunun en erken aşamalarında mı taşındığını veya bu olasılıkların bir kombinasyonunu mu içerdiğini araştırmaya devam ediyor.
Yaklaşık 3,5 ila 4,56 milyar yıl önce, Dünya meteoritler, mikrometeoritlerin ve asteroitlerden ve kuyruklu yıldızlardan kaynaklanan gezegenler arası tozların yoğun bombardımanına maruz kaldı. Bu çarpışmalar muhtemelen gezegenin yüzeyine büyük miktarda organik madde taşıdı, ancak bu maddenin kökeni hala belirsizdir.
“Kuyruklu yıldız ve asteroit materyalindeki kovalent bağlarla bağlanmış karbon ve hidrojenin, yıldızların dış zarflarında, süpernova gibi yüksek enerjili olaylarda ve yıldızlararası ortamlarda oluştuğuna inanılıyor,” dedi Bayan Losurdo.
“Anlamaya çalıştığımız şey, tüm CHON elementlerini kozmik toz ve meteoritlerde gördüğümüz karmaşık organik yapılara dahil eden spesifik kimyasal yollar ve koşullardır.”
Laboratuvar simülasyonu kozmik kimyayı yeniden yaratıyor
Deneyde, Bayan Losurdo ve danışmanı Profesör David McKenzie, uzayın neredeyse boş koşullarını yeniden yaratmak için cam tüplerden havayı uzaklaştırmak üzere bir vakum pompası kullandılar. Daha sonra sisteme azot, karbondioksit ve asetilen verildi. Gaz karışımı, yaklaşık bir saat boyunca yaklaşık 10.000 voltluk bir elektrik potansiyeline maruz bırakılarak, parıltılı deşarj olarak bilinen bir plazma oluşturuldu.
Bu yüksek enerjili koşullar altında, moleküller parçalandı ve daha karmaşık yapılar oluşturmak üzere yeniden birleşti. Bu bileşikler sonunda tüplerin içine yerleştirilen silikon çiplerin üzerinde ince bir toz tabakası olarak birikti.
Linda Losurdo’nun deneyiyle oluşturulan kozmik toz benzeri madde, mikroskop altında incelendiğinde görülüyor. (Kaynak: Sidney Üniversitesi)
Ortaya çıkan madde bazen parıldayan, ışıltılı parçacıklar şeklinde görünüyor.
Makalenin ortak yazarlarından Profesör David McKenzie, bu yaklaşımın bilim insanlarının uzayda doğrudan gözlemlenemeyen ortamları araştırmalarına olanak sağladığını söyledi.
Profesör McKenzie, “Laboratuvarda kozmik toz üreterek, uzayda toz oluştuğunda meydana gelen iyon çarpışmalarının yoğunluğunu ve sıcaklıkları inceleyebiliriz” dedi. “Bu, yaşamla ilgili kimyasal reaksiyonların gerçekleştiği düşünülen kozmik toz bulutlarının içindeki ortamları anlamak istiyorsanız önemlidir.
“Bu aynı zamanda bir meteorit veya asteroit parçasının ömrü boyunca neler yaşadığını yorumlamamıza da yardımcı oluyor. Kimyasal imzası yolculuğunun kaydını tutuyor ve bu tür deneyler bu kaydı nasıl okuyacağımızı öğrenmemize yardımcı oluyor.”
Spektral veri tabanı gözlemlere rehberlik edecek
Araştırmacılar, yaşamın kökenlerini incelemenin yanı sıra, laboratuvarda üretilen kozmik tozdan elde edilen kızılötesi sinyallerin ayrıntılı bir veritabanını oluşturmayı hedefliyorlar. Bu kaynak, gökbilimcilerin yıldız oluşum bölgeleri veya ölü yıldızların kalıntıları gibi umut vadeden uzay bölgelerini belirlemelerine ve onları şekillendiren süreçleri daha iyi anlamalarına yardımcı olabilir.
Kontrollü koşullar altında kozmik kimyayı yeniden yaratarak, bu çalışma, karmaşık moleküllerin uzayda nasıl oluştuğunu incelemek için yeni bir yol sunuyor ve Dünya’da yaşamın ortaya çıkmasına katkıda bulunmuş olabilecek erken süreçlere dair içgörü sağlıyor.
Kaynak: https://scitechdaily.com
Beş Kez Görünen Süpernova Keşfi, Yüzyıllık Kozmik Bir Gizemi Çözebilir