Yıldız Tozundan Hayatın Başlangıcına: Kozmik Kimyanın Sırları Çözülüyor
Yeni Bir Uzay Çağının Eşiğinde miyiz? Gizemlerin Ardındaki Kimyayı Keşfedin
Biz kimiz? Neden buradayız? Crosby, Stills, Nash & Young şarkısının da belirttiği gibi, biz yıldız tozuyuz; geniş yıldızlar arası bulutlardaki kozmik kimyanın ürünleriyiz. Bu kimyanın prebiyotik molekülleri nasıl yaratabileceğini anlamak için araştırmacılar, kozmik radyasyonun buz parçacıklarıyla etkileşime girmesiyle oluşan düşük enerjili elektronların rolünü incelediler. Bu bulgular ayrıca Dünya’daki tıbbi ve çevresel uygulamaları da etkileyebilir.
Lisans öğrencisi Kennedy Barnes, ekibinin sonuçlarını 18-22 Ağustos 2024 tarihleri arasında sanal ve yüz yüze düzenlenen Amerikan Kimya Derneği’nin (ACS) sonbahar toplantısında sunacak. Bu toplantıda çeşitli bilim konuları hakkında yaklaşık on bin sunum yer alıyor.
“Uzayda moleküllerin ilk tespiti, Wellesley College mezunu Annie Jump Cannon tarafından yüz yıldan fazla bir süre önce yapıldı,” diyor Barnes. Kimya profesörü Christopher Arumainayagam ve fizik profesörü James Battat’ın rehberliğinde Wellesley’de bu çalışmayı yürüten lisans öğrencisi arkadaşı Rong Wu ile birlikte Cannon’ın keşfinden bu yana bilim insanları, dünya dışı moleküllerin nasıl oluştuğunu anlamak için istekli.
“Amacımız, prebiyotik moleküllerin dünya dışı sentezinden sorumlu kimyasal reaksiyonları başlatmada düşük enerjili elektronların fotonlara göre göreceli önemini keşfetmektir,” diye açıklıyor Barnes.
Önceki çalışmalar, hem elektronların hem de fotonların benzer reaksiyonları katalize edebileceğini öne sürmüştü. Ancak Barnes ve meslektaşlarının araştırması, düşük enerjili elektronlardan ve fotonlardan elde edilen prebiyotik moleküllerin veriminin uzayda önemli ölçüde farklılık gösterebileceğini gösteriyor.
“Hesaplamalarımız, kozmik buz içindeki kozmik ışın kaynaklı elektronların sayısının, buza çarpan fotonların sayısını büyük ölçüde aşabileceğini öne sürüyor,” diyor Barnes. “Bu nedenle, elektronlar muhtemelen dünya dışı prebiyotik molekül sentezinde fotonlardan daha önemli bir rol oynuyor.”
Barnes’ın düşük enerjili elektronlar ve radyasyon kimyası üzerine yaptığı araştırmanın Dünya üzerinde de etkileri var. Ekibi yakın zamanda suyun radyolizini inceleyerek, stratosferik ozona zarar verebilen ve hücrelerde reaktif oksijen türleri olarak hareket edebilen hidrojen peroksit ve hidroperoksil radikallerinin elektron uyarımlı salınımını gözlemledi.
Barnes, “Bulgularımız, kanser tedavisinde yüksek enerjili radyasyon kullanımı gibi tıbbi bağlamlarda uygulanabilir,” diyor. “Ayrıca düşük enerjili elektronların DNA moleküllerini nasıl etkilediğini de araştırıyoruz.”
Ayrıca, araştırmaları, yüksek enerjili radyasyonun atık suyu arıtmak için kullanıldığı ve tehlikeli kimyasalları yok etmeye yardımcı olan düşük enerjili elektronlar ürettiği çevresel iyileştirme çabalarıyla da ilgilidir.
Prebiyotik molekül sentezini keşfetmek için araştırmacılar, ultra saf bakır alt tabakanın ultra düşük sıcaklıklara soğutulduğu ultra yüksek vakumlu bir oda kullanarak laboratuvarda uzay koşullarını simüle ettiler. Elde edilen molekülleri gözlemlemek için nano ölçekli buz filmlerini elektronlar veya fotonlarla bombardıman etmek için bir elektron tabancası ve lazerle çalışan bir plazma lambası kullandılar.
“Odak noktamız yıldızlararası alt mikron buz parçacıkları olsa da, bu araştırma Jüpiter’in uydusu Europa’nın 20 mil kalınlığındaki buz kabuğu gibi daha büyük ölçekteki kozmik buzla da ilgilidir,” diyor Barnes.
Bulgularının, NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu ve Ekim 2024’te fırlatılması beklenen Europa Clipper gibi uzay görevlerinden gelen verileri yorumlamada gökbilimcilere yardımcı olmasını umuyor. Barnes, diğer araştırmacıları kozmik buzları simüle eden astrokimya modellerine düşük enerjili elektronları entegre etmeye teşvik ediyor.
Barnes ve ekibi ayrıca buz filmlerinin farklı moleküler bileşimleriyle deneyler yapıyor ve düşük enerjili elektronların diğer prebiyotik kimyaları üretip üretemeyeceğini görmek için atom ekleme reaksiyonlarını araştırıyor. Bu çalışma, Fransa’daki Astrofizik ve Atmosferlerde Radyasyon ve Madde Çalışmaları Laboratuvarı ile iş birliği içinde yürütülüyor.
Barnes, yeni bir Uzay Çağı olarak gördüğü şeyi müjdeleyerek, “Yeni içgörüler keşfetmenin eşiğindeyiz, bu gerçekten heyecan verici,” diyor.
Derleyen: Deniz KAFKAS
Kaynak: Yıldız Tozundan Hayatın Başlangıcına: Kozmik Kimyanın Sırları Çözülüyor
Gelişmiş Uygarlıklar Bizden Saklanmak İçin Kuantum İletişimini mi Kullanıyor?
Gelişmiş Uygarlıklar Bizden Saklanmak İçin Kuantum İletişimini mi Kullanıyor?