Джеймс Уеб проследява важна, но непроследима въглеродна молекула от десетилетия

Преди десетилетия изследователите спекулираха, че въглеродната молекула CH3+ играе важна роля в създаването на критичен за живота компонент: въглерод-съдържащи молекули. Имаше само един проблем: търсенията на космическия CH3+ бяха безплодни. Но сега това се промени…

в хартията природа Изследователите съобщават, че са открили CH3+ в протопланетен диск, разположен на около 1350 светлинни години от Земята. Базира се на наблюдения, направени с много мощния космически телескоп James Webb. „Откриването на CH3+ не само доказва удивителната чувствителност на Джеймс Уеб, но също така подчертава предполагаемата критична роля, която CH3+ играе в междузвездната химия“, каза изследователят Мери Елън Мартин.

Въглерод и живот
Всички форми на живот на Земята зависят от въглеродните съединения. Нищо чудно, че учените, изучаващи произхода на живота на Земята и възможността за живот на други планети, имат над средния интерес към образуването и появата на въглеродни съединения в междузвездното пространство, където се раждат звезди и планети. Фокусът често е върху йони, съдържащи въглерод, тъй като те могат да образуват по-сложни въглеродни съединения чрез реакции с други малки молекули – дори при ниските температури на междузвездното пространство.

Характеристика
CH3+ е такъв молекулен йон. И не кой да е. През 70-те години изследователите го нарекоха „крайъгълен камък на междузвездната въглеродна химия“. Всичко това е свързано с една страхотна характеристика на CH3+. Например, йонът не само лесно взаимодейства с най-разпространения елемент във Вселената: водорода, но лесно взаимодейства и с други молекули. И така той знае как да инициира растежа на по-сложни въглерод-съдържащи молекули по начин, който не прилича на никой друг, или поне така си мислеше.

декларация
Следователно от десетилетия се подозира, че CH3+ играе решаваща роля във формирането на сложни органични молекули или градивните елементи на живота, какъвто го познаваме. Но тя остана подозрителна. Тъй като изследователите не успяха да открият CH3+ на места, където (потенциално обитаеми) звезди и планети виждаха дневна светлина. Но това сега се промени благодарение на Джеймс Уеб.

протопланетен диск
Джеймс Уеб откри CH3+ в протопланетен диск. Това е дискът от газ и прах, който откриваме около млади звезди, от който с течение на времето могат да се образуват планети. Дискът се намира на голямо разстояние от Земята, в известната мъглявина Орион. В сърцето на протопланетарния диск е млада звезда. Това е звезда червено джудже с маса около 10 пъти по-малка от тази на нашето Слънце.

пъзел
С откриването на CH3+, изследователите не само потвърждават, че йонът наистина играе важна роля в междузвездната химия. Мимоходом изглежда също, че решават десетилетна мистерия. Тази мистерия се роди, когато изследователите откриха метеорити в нашата слънчева система, свидетелствайки, че протопланетарният диск, от който са родени Земята и другите планети в нашата слънчева система, е бил бомбардиран с ултравиолетови лъчи. Това лъчение трябва да идва от масивна звезда, която първоначално е била спътник на нашето слънце. Любопитно е, че протопланетарният диск трябваше да издържи на много ултравиолетова радиация. Тъй като се смята, че ултравиолетовото лъчение има разрушителен ефект върху образуването на сложни въглеродни молекули. Съществуват обаче ясни доказателства, че единствената планета, за която със сигурност се знае, че съдържа живот (базиран на въглерод), се е появила от протопланетарен диск, който е бил силно бомбардиран с ултравиолетова светлина.

Решение
как е възможно това Изследователите смятат, че са го разбрали. Протопланетарният диск, в който е открит CH3+, изглежда също е бомбардиран от ултравиолетова светлина. Но когато тази радиация преди това беше свързана главно с разрушаването на сложни въглерод-съдържащи молекули, сега изследователите откриват индикации, че това е малко по-фина история. Тяхното изследване показва, че UV светлината осигурява енергията, необходима за образуването на CH3+. „Това ясно показва, че ултравиолетовото лъчение може напълно да промени химията на протопланетарния диск“, каза изследователят Оливие Берние. „UV радиацията може всъщност да играе важна роля в много ранните химически етапи от живота, като стимулира производството на CH3+.“

Лесно е да се обясни защо откриването на CH3+, което е толкова критично, отне толкова много време. Много молекули в протопланетните дискове се идентифицират с помощта на радиотелескопи. Но CH3+ не може да се види с радиотелескоп. Единственият начин да се открие тази молекула беше с мощен инфрачервен космически телескоп. И нека имаме това с Джеймс Уеб вече една година. Въпреки това, откриването на CH3+ не беше спринт; Тъй като сигналът, показан от CH3+ в инфрачервения лъч, не е бил наблюдаван преди, не беше лесно молекулата да се идентифицира със сигурност. Причина астрономите да потърсят помощта на други учени. И това се оказа златна възможност, казва Мартин. „Това откритие беше възможно само защото астрономи, дизайнери и учени по спектроскопия обединиха усилията си, за да разберат уникалните характеристики, които Джеймс Уеб е наблюдавал.“