Dünya’dan uzakta, yıldızlar arasındaki uçsuz bucaksız uzayda bir karbon hazinesi bulunmaktadır. Orada, bilim adamlarının dediği yerde “yıldızlararası ortam,” bal peteği benzeri polisiklik aromatik hidrokarbonlardan (PAH’lar) futbol topu şeklindeki karbon kürelerine kadar çok çeşitli organik moleküller bulabilirsiniz.
Yeni bir çalışmada, Colorado Boulder Üniversitesi’ndeki bilim adamlarının liderliğindeki uluslararası bir araştırmacı ekibi, uzayın derinliklerindeki kimyayı yeniden yaratmak için Dünya üzerindeki deneyleri kullandı. Grubun sonuçları, zaman içinde bu organik molekülleri şekillendiren süreçlerdeki önemli adımları ortaya çıkarmış olabilir.
Araştırmanın baş yazarı Jordy Bouwman, bulguların bir zamanlar Dünya’nın güneş sistemini oluşturan yapı taşları hakkında bilgi verebileceğini söyledi. Milyarlarca yıl önce, benzer madde bulutları yoğunlaşarak kendi güneşimiz ve onun gezegenleri olacak şeyin tohumlarını oluşturdu.
“Hepimiz karbondan yapılmışız, dolayısıyla evrendeki karbonun kendi güneş sistemimiz gibi bir gezegen sistemine dahil olma yolunda nasıl dönüştüğünü bilmek gerçekten önemli.” CU Boulder’da Kimya Bölümü’nde yardımcı doçent ve Atmosfer ve Uzay Fiziği Laboratuvarı’nda (LASP) bilim adamı olan Bouwman şöyle konuştu:
Yakın zamanda yayınlanan araştırma, Amerikan Kimya Derneği Dergisifullerenler adı verilen bir molekül sınıfının oluşumuna ışık tutuyor.
Fullerenler kapalı bir kafes şeklinde düzenlenmiş karbon atomlarından oluşur. En ünlü örnek, adını ünlü fütürist Richard Buckminster Fuller’dan alan buckminsterfullerene veya buckyball’dur. Bu moleküller küre şeklinde 60 karbon atomu içeriyor ve FIFA kurallarındaki futbol topuna çarpıcı bir benzerlik taşıyor.
Bucky topları da dahil olmak üzere Fullerenler yıldızlararası ortamda serbestçe yüzer. Ancak bilim insanları bunların nereden geldiklerini ve nasıl oluştuklarını açıklamakta uzun süre uğraştılar.
Yeni çalışma, uzaydaki radyasyonun PAH’ları fullerenlere dönüştürmeye yardımcı olabileceğini öne sürüyor.
“Bu bize uzayda bulduğumuz bucky toplarının yine bol miktarda bulunan bu büyük aromatik moleküllerle bağlantılı olabileceğine dair bir ipucu veriyor.” Bouwman dedi.
Uzay kimyası, Dünya’da
Grup, antrasen ve fenantren adı verilen iki küçük PAH molekülünü inceleyerek uzaydaki kimyayı simüle etti.
PAH’lar, bal peteğinden farklı olarak bir dizi altıgen şeklinde düzenlenmiş karbon atomlarından oluşur. Onları duman, is ve diğer kömürleşmiş malzemeler içinde bulabileceğiniz Dünya’da bol miktarda bulunurlar.
“Bifteğinizi ızgarada çok uzun süre bekletirseniz ve rengi kararırsa, bu PAH içerir.” Bouwman dedi. “Bunlar yanmanın kötü bir yan ürünüdür.”
İlk olarak araştırmacılar iki PAH’ı bir elektron ışınıyla bombaladılar. Uzaydaki radyasyon yıldızlararası ortamdaki moleküllerle etkileşime girdiğinde olanlara benzer.
Bu bombardıman PAH’ları yeni, yüklü organik moleküllere dönüştürdü. Araştırmacılar daha sonra ürünleri Kızılötesi Deneyler için Serbest Elektron Lazerleri (FELIX) adı verilen bilimsel bir tesisteki bir iyon tuzağı aparatına beslediler. Türünün tek örneği olan bu ulusal araştırma tesisi, Hollanda’nın Nijmegen şehrinde bulunmaktadır ve geniş bir bodrum odasına yayılan çeşitli lazerler içermektedir. Araştırmacılar bu lazerleri kullanarak yeni moleküllerin yapısını hassas bir şekilde araştırabildiler.
Sonuçları görünce şaşırdılar.
Bucky topları yapmak
Bouwman, ekibin antrasen ve fenantrene elektronlarla çarptığında moleküllerin bir veya iki hidrojen atomunu kaybettiğini açıkladı.
Bu süreçte, bir Lego kalesini söküp yeni bir yapı inşa etmek gibi yapılarını da kökten değiştirdiler. Ortaya çıkan ürünler artık sadece altıgenler yerine hem altıgen hem de beşgen şeklinde düzenlenmiş karbon atomları taşıyordu.
Bouwman, bu radikal tepkinin daha önce hiç görülmediğini söyledi. Bu tür beşgen taşıyan moleküllerin uzayda da yaygın olup olmadığı açık değildir.
“Bu çok şaşırtıcı bir sonuçtu; sadece bir veya iki hidrojen atomunun harekete geçmesiyle tüm molekül tamamen yeniden düzenlendi.” diyor çalışmanın ortak yazarı, Radboud Üniversitesi’nde doçent ve FELIX’te grup lideri Sandra Brünken.
Sonuçlar aydınlatıcıydı, çünkü bu tür moleküllerin katlanması gerçekten de çok kolay. (Hem altıgenlerin hem de beşgenlerin karışımından oluşan bir futbol topunu hayal edin).
Başka bir deyişle, bu beşgen taşıyan moleküller, yaygın PAH’ları buckyball’lara ve diğer fullerenlere dönüştürmek için eksik halka olabilir.
Bouwman ve Brünken astrofizikçilerin dikkate alacağını umuyor. Bilim insanları, şimdiye kadar fırlatılmış en güçlü teleskop olan James Webb Uzay Teleskobu gibi araçları kullanarak, benzer beşgen taşıyan moleküllerin uzayın derinliklerinde var olup olmadığını görmek için ekibin bulgularını kullanabilirler.
“Sonuçlarımızı laboratuvardan alıp parmak izi olarak kullanarak aynı imzaları uzayda arayabilirsiniz.” dedi Brünken.
Yeni çalışmanın CU Boulder ortak yazarları arasında LASP lisansüstü öğrencileri Madison Patch ve Rory McClish yer alıyor. Diğer ortak yazarlar arasında Radboud Üniversitesi’ndeki bilim adamları; Hollanda’daki Leiden Üniversitesi; Fransa’daki Paris-East Créteil Üniversitesi; ve Maryland Üniversitesi Koleji Parkı.
