นักวิทยาศาสตร์ที่ทำงานกับกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลพบว่ามีโมเลกุลที่ซับซ้อนมากในอวกาศ เรียกว่าบัคกี้บอลล์หลังจากนักคิดชื่อดังบัคมินสเตอร์ฟูลเลอร์พวกเขามีการจัดเรียงโมเลกุลของอะตอมคาร์บอน 60 (C60) ในระดับโมเลกุลของลูกฟุตบอล แม้ว่าจะไม่ใช่ครั้งแรกที่โมเลกุลแปลกใหม่เหล่านี้ถูกพบในอวกาศ แต่เป็นครั้งแรกที่พบไอออนของ Buckyball
Buckyballs (หรือที่รู้จักในนาม Buckminsterfullerenes) ถูกพบใน Interstellar Medium (ISM,) เรื่องการแพร่กระจายและการแผ่รังสีที่มีอยู่ในระบบสุริยะ เนื่องจาก ISM เป็นเรื่องพื้นฐานที่ดาวและดาวเคราะห์ก่อตัวขึ้นในที่สุดนักดาราศาสตร์จึงให้ความสนใจ การทำความเข้าใจกับเนื้อหาของ ISM ทำให้แสงบนดวงดาวดาวเคราะห์และในที่สุดชีวิตมีชีวิต
“ การยืนยันของเราสำหรับ C60+ แสดงให้เห็นว่าแอสโตรเคมีที่ซับซ้อนสามารถรับได้แม้ในสภาพแวดล้อมที่มีความหนาแน่นต่ำที่สุดและรังสีอัลตราไวโอเลตที่รุนแรงที่สุดในกาแลคซี”
มาร์ติน Cordiner ผู้เขียนหัวหน้าศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ด
ทีมที่อยู่เบื้องหลังการค้นพบนี้ตีพิมพ์ผลการวิจัยของพวกเขาใน Astrophysical Journal Letters เมื่อวันที่ 22 เมษายน 2019 กระดาษถูกเรียกว่า "Confirming Interstellar C60 + โดยใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล" ผู้เขียนหลักคือ Martin Cordiner แห่งมหาวิทยาลัยคา ธ อลิกแห่งอเมริกาประจำการที่ศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดของนาซ่าในกรีนเบลท์รัฐแมริแลนด์
บนโลกนักวิทยาศาสตร์พบ C60 + แต่หายาก พวกเขาพบมันในหินและแร่ธาตุและยังเกิดเขม่าจากการเผาไหม้ที่อุณหภูมิสูง การค้นหารูปแบบประจุไฟฟ้า (ประจุไฟฟ้า) ของ C60 + ใน ISM นั้นน่าประหลาดใจเพราะมันเป็นสภาพแวดล้อมที่เลวร้าย
อวกาศใน C60 + นั้นถูกทำให้เป็นไอออนโดยดวงดาว แสงอุลตร้าไวโอเล็ตจากดวงดาวจะตัดอิเล็กตรอนออกจาก C60 ซึ่งทำให้โมเลกุลมีประจุเป็นบวก การค้นหาโมเลกุลคาร์บอนที่ซับซ้อนเหล่านี้ในอวกาศเป็นขั้นตอนเดียวที่จะนำแคตตาล็อกของสสารที่มีความสมบูรณ์มากขึ้นในตัวกลางระหว่างดวงดาว
Life: ความซับซ้อนทางเคมีขั้นสูงสุด
“ ISM แบบกระจายได้รับการพิจารณาทางประวัติศาสตร์ว่าสภาพแวดล้อมที่รุนแรงเกินไปและผอมบางเกินไปสำหรับความอุดมสมบูรณ์ของโมเลกุลขนาดใหญ่ที่จะเกิดขึ้นได้” นาย Cordiner ผู้เขียนนำกล่าวในการแถลงข่าว “ ก่อนการตรวจจับ C60โมเลกุลที่ใหญ่ที่สุดที่รู้จักในอวกาศมีขนาดเพียง 12 อะตอมเท่านั้น การยืนยันของเราสำหรับ C60+ แสดงให้เห็นว่าแอสโตรเคมีที่ซับซ้อนสามารถรับได้แม้ในสภาพแวดล้อมที่มีความหนาแน่นต่ำที่สุดและรังสีอัลตราไวโอเลตที่รุนแรงที่สุดในกาแลคซี”
“ ในบางวิธีชีวิตสามารถถือได้ว่าเป็นสุดยอดของความซับซ้อนทางเคมี”
มาร์ติน Cordiner ผู้เขียนหัวหน้าศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ด
คาร์บอนเป็นกุญแจสำคัญในชีวิตเท่าที่เรารู้ มีมากมายและสามารถสร้างสารประกอบที่มีเอกลักษณ์และหลากหลายได้ คาร์บอนสามารถสร้างโมเลกุลขนาดใหญ่ที่เรียกว่าโพลีเมอร์ที่อุณหภูมิโลกทั่วไป โพลีเมอร์เป็นตระกูลของโมเลกุลที่มีคุณสมบัติหลากหลายที่มีบทบาทสำคัญในเนื้อเยื่อสิ่งมีชีวิตเช่นโปรตีนและ DNA เป็นการยากที่จะจินตนาการถึงชีวิตที่ปราศจากคาร์บอน
เนื่องจากชีวิตขึ้นอยู่กับโมเลกุลที่มีคาร์บอนการค้นพบโมเลกุลคาร์บอนที่ซับซ้อนเช่น C60 + ในอวกาศเป็นการค้นพบที่น่าสนใจ “ ในบางวิธีชีวิตสามารถถูกมองว่าเป็นสุดยอดของความซับซ้อนทางเคมี” Cordiner กล่าว “ การปรากฏตัวของค60 แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงความซับซ้อนทางเคมีระดับสูงภายในสภาพแวดล้อมของพื้นที่และชี้ไปที่ความน่าจะเป็นที่แข็งแกร่งสำหรับโมเลกุลคาร์บอนที่มีความซับซ้อนอื่น ๆ ซึ่งเกิดขึ้นเองในอวกาศ”
กุญแจสำคัญในการค้นหา C60 + ใน ISM คือสิ่งที่เรียกว่า Diffuse Interstellar Bands (IDBs)
วัสดุหลักใน ISM เป็นผู้ต้องสงสัยตามปกติ: ไฮโดรเจนและฮีเลียม แต่มีโมเลกุลเชิงซ้อนที่ไม่ปรากฏหลักฐานอื่น ๆ อีกมากมายใน ISM และวิธีเดียวที่จะค้นพบพวกมันคือการศึกษาแสงดาวที่ลอดผ่านพวกมัน
องค์ประกอบและสารประกอบต่าง ๆ ใน ISM สามารถบล็อกหรือดูดซับความยาวคลื่นของแสงดาว นักวิทยาศาสตร์สามารถแยกแสงเป็นความยาวคลื่นที่แตกต่างกันและตรวจสอบด้วยสเปคโตรมิเตอร์ พวกเขาสามารถตรวจจับได้อย่างแม่นยำว่ามีความยาวคลื่นใดที่ขาดหายไปและอนุมานสารเคมีที่รับผิดชอบ
ใน ISM นี่อาจเป็นเรื่องยาก รูปแบบการดูดกลืนแสงที่เปิดเผยโดยสเปคโตรเมตรีนั้นครอบคลุมช่วงแสงที่กว้างกว่ามากซึ่งบางรูปแบบนั้นแตกต่างจากที่เห็นบนโลกอย่างสิ้นเชิง รูปแบบเหล่านั้นเรียกว่าดิฟฟิวส์อินเทสเทลแบนด์และพวกมันถูกค้นพบครั้งแรกในปี 1922 โดยนักดาราศาสตร์ชาวอเมริกันอย่างแมรี่ลีอาเฮเกอร์
ปัญหาคือการระบุธรรมชาติของ DIB ในอวกาศนั้นจะต้องมีการจับคู่กับหนึ่งที่เห็นในห้องปฏิบัติการ แต่มีโครงสร้างโมเลกุลที่แตกต่างกันหลายล้านและ DIB ที่เกี่ยวข้องดังนั้นมันจะใช้เวลานานในการระบุพวกเขาทั้งหมด
“ วันนี้มีคนรู้จัก DIB มากกว่า 400 คน แต่ (นอกเหนือจากไม่กี่รายที่เพิ่งนำมาประกอบกับ C60+) ไม่มีใครได้รับการระบุอย่างแน่ชัด” Cordiner กล่าว “ เมื่อรวมกันลักษณะของ DIBs บ่งบอกว่ามีโมเลกุลที่อุดมด้วยคาร์บอนจำนวนมากในอวกาศซึ่งบางอันอาจมีส่วนร่วมในเคมีที่ก่อให้เกิดชีวิตในที่สุด อย่างไรก็ตามองค์ประกอบและคุณสมบัติของวัสดุนี้จะไม่เป็นที่รู้จักจนกว่าจะมีการมอบหมาย DIB ที่เหลืออยู่ "
นักวิทยาศาสตร์ใช้เวลาหลายสิบปีในการหาการจับคู่ห้องปฏิบัติการที่แม่นยำสำหรับ DIB
Buckyballs ที่เคารพนับถือ
นี่คือที่มาของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
ทีมที่อยู่เบื้องหลังการวิจัยใหม่นี้ได้เปรียบเทียบรูปแบบการดูดซับ C60 + ในห้องปฏิบัติการกับ DIBs ที่ฮับเบิลตรวจพบในสื่อระหว่างดวงดาว งาน DIB ในห้องปฏิบัติการทำโดยทีมอื่นจาก University of Basel ในสวิตเซอร์แลนด์ ฮับเบิลสามารถสังเกตข้อมูลการดูดซับ C60 + จากเกาะในวงโคจรที่ไอน้ำในชั้นบรรยากาศของโลกไม่สามารถปิดกั้นได้ ถึงกระนั้นทีมต้องผลักกล้องโทรทรรศน์อวกาศให้พ้นขีดจำกัดความไว
การค้นพบไอออน Buckyball ในอวกาศทำให้ทีมยิงได้มากขึ้น ความคิดจะเกิดขึ้นถ้าโมเลกุลคาร์บอนที่ซับซ้อนเหล่านี้มีอยู่ใน ISM แล้วมีอีกไหม? หากต้องการทราบว่าจำเป็นต้องใช้งานในห้องปฏิบัติการกับโมเลกุลคาร์บอนที่ซับซ้อนอื่น ๆ เพื่อระบุ DIB ของพวกเขาเพื่อให้สามารถจับคู่กับการสำรวจในอนาคตของ ISM
สำหรับตอนนี้ทีมที่อยู่เบื้องหลังการศึกษานี้ต้องการที่จะมองหาบัคกี้บอลในอวกาศต่อไปเพื่อดูว่าพวกเขาอยู่กันอย่างไร หัวหน้าผู้เขียน Cordiner คิดว่าจากการค้นพบของพวกเขาจนถึงตอนนี้ C60 + นั้นแพร่หลายในกาแลคซี
สิ่งที่มีความหมายต่อรูปลักษณ์และวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตบนโลกและที่อื่น ๆ ขึ้นไปในอากาศ แต่มันก็เป็นสิ่งที่น่าสนใจ
แหล่งที่มา:
- ข่าวประชาสัมพันธ์: ฮับเบิลพบลูกฟุตบอลไฟฟ้าขนาดเล็กในอวกาศช่วยไขปริศนาดวงดาว
- บทความวิจัย: ยืนยันดวงดาว C60 + โดยใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
- รายการ Wikipedia: Interstellar Medium
- รายการ Wikipedia: Carbon
