„Dolování“ molekul v Mléčné dráze  
Vědci pomocí obřího radioteleskopu GBT prohledávají husté molekulové mraky v naší Mléčné dráze. Snaží se v mezihvězdném prostoru objevit nové, složitější molekuly, které mohou být předzvěstí života.

 

 

Zvětšit obrázek
Molekuly (některé) objevné pomocí GBT. Kredit: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF)

Astronomové se zaměřili na Sagittarius B2(N) – část obřího prachoplynného oblaku Sgr B2 ležícího ve vzdálenosti asi 25 000 sv.l. od Země nedaleko středu naší Galaxie.

Zvětšit obrázek
Koloběh vzniku hvězd a planetárních soustav; a komety a meteory jako „rozsévači“ života. Kredit: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

Celková hmotnost Sgr B2 je asi 3 milióny Sluncí, průměr má asi 170 sv.l. a hustotu 3000 atomů vodíku /cm3 (tj. 20 až 40krát víc než hustota typických molekulových mraků).Vnitřní struktura tohoto mraku je složitý komplex s měnícími se hustotami i teplotami. Mrak je rozdělený do tří hlavních jader - severního (N), centrálního (M) a jižního (S). Remijanovým týmem zkoumaný molekulový mrak Sgr B2(N) představuje severní jádro.

 

„Mraky jako tento [Sgr B2(N)] jsou základním materiálem pro nové hvězdy a planety. Víme, že prebiotické molekuly v takovýchto mracích vznikají dávno před tím, než se zformují hvězdy a planety. Proto existuje velká šance, že by si některá z těchto mezihvězdných molekul mohla najít cestu k povrchu mladých planet jako byla raná Země a zahájit chemii života. Nyní můžeme poprvé velmi důkladně a metodicky hledat v mracích všechny chemické látky,“ řekl Anthony J. Remijan (NRAO).

 

Národní radioastronomická observatoř NRAO (National Radio Astronomy Observatory, Charlottesville, Virginia) staví a spravuje největší radioteleskopy současnosti. Pod správu NRAO patří radioteleskop GBT, Arecibo, sítě VLA a VLBA a spolu s Evropskou jižní observatoří ESO staví radioteleskopickou síť ALMA.

 

 

Zvětšit obrázek
100m radioteleskop GBT (Západní Virginie). Kredit: NRAO

Radioteleskop GBT (Robert C. Byrd Green Bank Telescope, Green Bank, Západní Virginie, USA) je největší pohyblivý radioteleskop o průměru sběrné plochy 100 x 100 m, proto se označuje jako „100m“. Hlavní odraznou plochu tvoří 2004 hliníkových panelů. Na výšku má radioteleskop 150 m a hmotnost 7300 tun (7,3 miliónů kg, tj. téměř 20 Boeingů 747). Dokáže se natočit s přesností jedné obloukové vteřiny! (Pod takovým úhlem spatříte lidský vlas ve vzdálenosti 2 m!) Ve středu „talíře“ nemá sérii podpůrných zařízení, které snižují velikost přijímací plochy. Navíc se tím eliminují rušivé odrazy a difrakční jevy. A netradiční montáž umožňuje radioteleskopu monitorovat celou oblohu bez omezení (od 5° nad obzorem). Radioteleskop zachytí signál přibližně miliardkrát slabší než jaký vysílají AM radiostanice. Proto byl umístěn do oblasti tzv. „zóny radiového ticha“, tj. oblasti v níž jsou jakékoliv zdroje radiových vln pod přísnou kontrolou.

 

Zvětšit obrázek
Vznik složitějších molekul na prachových částicích. Kredit: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

V minulých třech letech Remijan a jeho kolegové použili „100m“ radioteleskop GBT k objevení 10 nových mezihvězdných molekul. Podle Remijana jde o čin, který je nepřekonatelný v tak krátkém čase jakýmkoliv dalším týmem nebo dalekohledem.

 

Vědci objevili tyto molekuly proto, že je vysloveně hledali. Avšak nyní mění svou strategii – navrhují hledat jakékoliv molekuly aniž by předem věděli, co najdou. Navíc poskytnou svá data dalším vědcům s nadějí, že se urychlí proces objevu. Remijanův výzkumný tým představil  svůj plán na 212. konferenci AAS (American Astronomical Society meeting, St. Louis, Missouri, 1. – 5. června 2008).

 

 

Zvětšit obrázek
Roznášení prebiotických molekul kometami. Kredit: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

Rotující a vibrující molekuly vysílají rádiové vlny na specifických frekvencích. Každá molekula má unikátní frekvenci, která se ve spektru projeví jako spektrální čára -„otisk prstu“ identifikující molekulu. Laboratorní testy mohou určit typ spektrálních čar, které odhalí specifickou molekulu.

 



Většina minulých objevů začala identifikací typu molekuly v laboratoři a teprve pak začalo hledání požadovaných spektrálních čar pomocí radioteleskopů na obloze. Doposud bylo v mezihvězdném prostoru takto nalezeno víc než 140 různých molekul.

 



Nová studie proces obrací. Astronomové pomocí radioteleskopu GBT odhalí všechny spektrálních čáry v mezihvězdném prachoplynném mraku. Pak se pokusí pomocí speciálního software pro „dolování“ dat (software data-mining) přiřadit ke spektrálním čarám molekuly.

 

Zvětšit obrázek
Jádro naší Galaxie. Kredit: Kasein, LaRosa, Lazio, Hyman/Naval Research Laboratory

 

 
Ribosa (Hemiacetálová α-forma v Haworthově projekci). Kredit: wikipedia

Astronomové provedou důkladný průzkum mezihvězdného mraku v širokém rozsahu radiofrekvencí od 300 MHz do 50 GHz. Tato technika umožní objevit molekuly, které při užším rozsahu unikaly pozorování.

 

„Tato strategie na frekvencích od 300 MHz do 50 GHz nebyla před GBT možná. Ohromné schopnosti dalekohledu nám umožňují otevřít celou novou éru astrochemie,“ řekl Jan M. Hollis (Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland).

 

„Podle dřívějších studií existuje řada složitějších, prebiotických molekul, o nichž si myslíme, že jsou přítomné v takovýchto mracích. Ale pouze s GBT najdeme důkaz, který potřebujeme,“ řekl Remijan.

 

„Složitější organické molekuly vytvořené v mezihvězdném prostoru jsou nepochybně základním stavebním blokem astrobiologie. Obrovský pokrok v našem chápání fyzikálních podmínek v mraku a prvních chemických kroků směřujících k životu vznikne po kompletním inventáři molekul v mraku,“ řekl Phil Jewell (NRAO).

 

 

Zvětšit obrázek
Jan M. Hollis: „Vesmír je sladký“. Kredit: NASA/GSFC

Remijanův tým plánuje uvolnit svá data pořízená GBT pro vědeckou veřejnost. Navíc poskytnou i software, který umožní dalším vědcům efektivně „dolovat“ data pro kontrolní důkazy nových molekul.

 

„Existuje velké množství dostupných laboratorních dat radiových otisků mnoha molekul. Software data-mining umožňuje efektivně přiřazovat laboratorní spektrální čáry k těm, které pozorujeme v mezihvězdných mracích,“ řekl Frank Lovas (National Institute for Standards and Technology, Gaithersburg, Maryland).

 

 
Glykolaldehyd. Kredit: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

Astronomové radioteleskopem GBT již v roce 2004 detekovali molekuly jednoduchého cukru (glykolaldehydu) v extrémně chladných částech oblaku Sagittarius B2 (8 K, tj. -265 oC; při této teplotě ustává veškerý pohyb molekul). V teplejších oblastech mraku objevili stejné molekuly v roce 2000.

 

Glykolaldehyd je členem homologické řady aldehydických cukrů. Je to vlastně jednodušší příbuzný cukru, kterým si sladíme kávu. Osmiatomový glykolaldehyd (2 atomy uhlíku, 2 atomy kyslíku a 4 atomy vodíku;

Zvětšit obrázek
Phil Jewell (NRAO)

C2H4O2) může v kombinaci s jinými molekulami vytvořit i složitější cukry jako je Ribosa nebo Glukosa. Ribosa (C5H10O5) už je základním stavebním kamenem nukleokyselin DNA a RNA, které jsou nositeli genetického kódu živých organismů.

 

Na Zemi probíhá většina chemických reakcí za přítomnosti kapalné vody. V kosmickém prostředí jsou podmínky jiné, proto většina molekul vzniká na mikroskopických zrníčkách prachu, ať už na povrchu či pod povrchem. Při formování hvězd dochází k rázovým vlnám a v prachoplynném oblaku dochází ke vzájemným srážkám zrníček a tím i  ke spojování jednoduchých molekul a vzniku molekul složitějších. Formování planetárních soustav je „horký“ proces, při němž jsou všechny organické molekuly pravděpodobně zničeny. Nové studie však ukázaly, že podobné molekuly mohou vznikat i ve velmi studených oblastech, jakými jsou okrajové oblasti mladých planetárních soustav. A odtud pak prebiotický materiál mohou komety roznášet mezi jednotlivými planetárními soustavami a „zasít“ život na mladou planetu.

 

Zdroj:
http://www.sciencedaily.com/releases/2008/07/080703153412.htm
http://www.nrao.edu/pr/2008/molmine/
http://www.nrao.edu/pr/2004/coldsugar/

 

 

Datum: 09.07.2008 15:39
Tisk článku

Související články:

Mikronovy na bílých trpaslících jsou novým typem hvězdných explozí     Autor: Stanislav Mihulka (22.04.2022)
Kapalný systém MOST ukládá solární energii na celá desetiletí     Autor: Stanislav Mihulka (14.04.2022)
Rekordní megamaser Nkalakatha je vzdálený 5 miliard světelných let     Autor: Stanislav Mihulka (10.04.2022)
MeerKAT pořídil nejvíce detailní snímek záhadného rádiového kroužku     Autor: Stanislav Mihulka (24.03.2022)
Úporný informační paradox černých děr možná vyřeší kvantové vlasy     Autor: Stanislav Mihulka (23.03.2022)



Diskuze:

vliv gravitace, re: uzba

mata,2008-07-10 15:19:32

jasne, pri formovani molekul - chemickych reakcich - se jiste uplnatnuji radove vetsi sily nez je gravitace (tedy za predpokladu, ze se gravitace na techto skalach chova tak jak si myslime).

me spis napadlo jaky je vliv gravitace na cely oblak plynu molekul. v gravitacnim poli, treba na povrchu planety, zacnou tezsi molekuly rychle sedimentovat a kdyz jich nebude dostatecna koncetrace v jedom miste, tak z nich po te sedimentaci uz zadne slozitejsi polymery vznikat nebudou. zatimco v plynovem oblaku, kde gravitacni pole neni tak silne, si muzou molekuly volne poletovat a davat si dostavenicka a relativne dost dlouho nerusene polymerovat. takze i kdyz jich tam nebude moc, pravdepodobnost ze se potkaj dva relativne tezky a dlouhy retezce a spojej se, je vetsi, mysli si laik. ale fakt nevim :)

Odpovědět


Vplyv gravitácie

uzba,2008-07-11 09:15:33

Ano, máte pravdu že gravitácia síce nemá vplyv na priebeh samotných chemických reakcií, ale može vytvoriť iné podmienky pre priebeh týchto reakcií, tým, že sa hmota organizuje do gradientov. Ako píšete, ťažšie molekuly bližie k povrchu planéty resp. bližsie do stredu. Ale treba si uvedomiť, že toto usporiadane narúša chaos, hmota sa organizuje (usporiadáva). Ale nedochádza ku stagnácii, pretože sú tu ďalšie vplyvy ako vietor, zmena skupenstva atd. spôsobené zmenou teploty. Zmena teploty je spôsobená napr. obehom planéty okolo slnka. Tieto ďalšie vplyvy majú za následok premiešavanie organizovanej hmoty, takže celé to je ako v miešačke a je vytvorené ideálne prostredie pre chemické reakcie. Práve gravitácia vytvára vhodnejšie prostredie pre chemické reakcie ako bezváhový stav. Skúsme sa na to pozrieť aj z druhej strany. Ak by bol povedzme oblak plynu vo vesmíre tak malý, že by ho gravitácia nedokázala udržať pohromade, tak by sa oblak rozpínal, molekuly by boli od seba stále ďalej a ďalej a k reakciám by dochádzalo stále menej a menej. Ak by bol oblak plynu dostatočne veľký na to, aby sa nerozpínal, tak sa bude zmršťovať a gravitácia bude stále narastať, molekuly budú stále bližšie a bližsie a reakcií bude pribúdať... Ale tým sme len opäť ukázali, že gravitácia vytvára vhodnejšie podmienky pre chemické reakcie ako bezváhový stav.

Odpovědět


dekuji za odpoved

mata,2008-07-11 21:58:45

asi mate pravdu. urcite v gravitacnim poli kde je vetsi hustota latky je vetsi sance na promichavani latek ruznou konvekci. mel predstavu takoveho oblaku mezihvezdneho plynu, jehoz hustota, teplota, a tedy tlak vyrovnaji jeho vlastni gravitacni pusobeni po relativne dlouhou dobu, radove treba milion let, nez zacne dochazet, but ke smrstovani oblaku vlivem gravitace, nebo jeho expanzi. ale priznam se bez muceni, ze nejsem stavu si to predstavit kvantitativne.

domnivam se, ze by se asi daly najit takove podminky - na jedne strane planeta, jeji gravitace, vzdalenost od hvezdy (tedy zmeny teploty povrchu, ktere vyrazne ovlivnuji konvekci), a na druhe strane parametry oblaku mezihvezne hmoty tak, ze by pravdepodobnost vzniku (slozitejsich) biopolymeru (za vhodne dlouhy casovy interval) byla vyssi na planete nez v oblaku plynu, ale i naopak. ale jak rikam fakt nevim, nejsem to schopen odhadnout, jen tusim. na druhou stranu by pri realnejsim odhau bylo nezbytne zohlednit, jestli jsou ty parametry dostatecne realne (bezne). na treti stranu se zatim zda ze k tomu dochazi jak na planetach tak v oblcich mezihvezdneho plynu velmi velmi velmi zridka :)

nechci vic stourat do veci kterym nerozumim.

Odpovědět

Dotázek?

Filip,2008-07-10 08:35:47

Jenom mě tak napadlo a z tématem to nejspiš nesuvisí, ale nemohlo být pro vznik DNA a základu života zapotřebí, nebo vyhodnější stav beztíže?

Odpovědět


hm hm

mata,2008-07-10 11:13:04

hm hm taky me to uz napadlo, precijenom kdyz si ty molekuly muzou volne(ji) poletovat bez tize, tak je mozna vetsi sance na to ze se budou formovat vetsi molekuly. problem tam je s radiaci proti ktery takovy dlouhy polymery nebejvaj odolny. ale myslim ze treba pokusy s ruznejma biologickejma materaialama na ISS smerujou i k temto otazkam.

Odpovědět


Chemicke reakcie v bezváhovom stave

uzba,2008-07-10 11:49:59

Myslím že Vaša úvaha má chybu. Pri chemických reakciách sa uplatňujú omnoho väčšie sily ako gravitačná sila. Rozdiel je niekoľko rádov. Gravitačná sila nemá (takmer) žiaden vplyv na priebeh chemických reakcii.

Odpovědět


Nevím

Filip,2008-07-10 12:40:08

No já nejsem odborník v tomto a proto se ptám. Ale pokud by to nemělo vliv tak proč se v bestížném prostoru skoumá chování všeho možného. Nejzajmavěší co sem četl bylo asi hoření. Jinak dík za odpověd.

Odpovědět


konvekce

medved,2008-07-10 15:55:08

U toho plamene ve stavu bez tíže se jedna o vliv konvekce.
Do místa hoření se nedostává čerstvý vzduch s kyslíkem. Aby plamen horel musite do neho foukat.

Odpovědět


rýchlosť reakcií

Martin,2008-07-10 19:14:28

Rýchlosť chemických reakcií závisí hlavne od koncentrácie chemikálií. Vo vesmíre síce lietajú oblaky plynov, ale jednotlivé molekuly v nich sú od seba vzdialené rádovo možno v metroch, zatiaľ čo na Zemi vo vodnom roztoku sú to nanometre a ešte menšie jednotky.

Odpovědět


Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku








Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace