تلسکوپ فضایی جیمز وب، مولکول‌های بنیادی حیات را در سردترین یخ جهان کشف کرد

به گزارش لایو ساینس، دانشمندان با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST)، سردترین یخ را در اعماق یک ابر مولکولی میان‌ستاره‌ای رصد و اندازه‌گیری کردند. دمای این مولکول‌های منجمد به منفی ۲۶۳ درجه‌ی سانتی‌گراد می‌رسد. مقاله‌ی این پژوهش در تاریخ ۲۳ ژانویه‌ در مجله‌ی Nature Astronomy منتشر شد.

ابرهای مولکولی متشکل از مولکول‌های منجمد، گازها و ذرات غبار، محل تولد ستاره‌ها و سیاره‌ها به‌ویژه سیاره‌های قابل سکونت شبیه به زمین هستند. گروهی از دانشمندان در جدیدترین پژوهش خود از دوربین فروسرخ تلسکوپ جیمز وب برای بررسی ابری مولکولی به نام کملیون ۱ (Chameleon 1) استفاده کردند که در فاصله‌ی ۵۰۰ سال نوری از زمین قرار دارد.

پژوهشگرها در ابر تاریک و سرد مولکولی، مولکول‌های منجمدی مثل کربنیل سولفور، آمونیاک، متان، متانول و موارد دیگر را شناسایی کردند. این مولکول‌ها روزی بخشی از هسته‌ی داغ ستاره‌ای درخشان و احتمالا بخشی از سیاره‌های فراخورشیدی آینده خواهند بود. همچنین عناصر سازنده‌ی دنیاهای قابل سکونت مثل کربن، اکسیژن، هیدروژن، نیتروژن و سولفور را در خود دارند؛ ترکیبی که با عنوان اختصاری COHNS شناخته می‌شود.

به گفته‌ی ملیسا مک‌کلور، مؤلف ارشد و ستاره‌شناس رصدخانه‌ی لیدن هلند در بیانیه‌ای، این نتایج دیدگاه‌های مهمی را درباره‌ی مراحل اولیه‌ی شکل‌گیری یخ در ذرات غبار میان‌ستاره‌ای ارائه می‌کنند که به مرور به ذراتی چندسانتی‌متری تبدیل شدند و سپس سیاره‌ها از این ذرات شکل گرفتند.

مقدار مولکول‌های یخی کشف‌شده در اعمال ابر مولکولی کملیون ۱

پرورشگاهی غبارآلود

ستاره‌ها و سیاره‌ها در ابرهای مولکولی مثل کملیون ۱ شکل می‌گیرند. در طی میلیون‌ها سال، گازها، یخ‌ها و غبار به شکل ساختارهای سنگین‌تر درمی‌آیند. برخی از این ساختارها گرم می‌شوند و به هسته‌ی ستاره‌های جوان تبدیل می‌شوند. ستاره‌ها در حین رشد مواد بیشتری را جذب می‌کنند و داغ و داغ‌تر می‌شوند. پس از شکل‌گیری ستاره، گاز و غبار باقی‌مانده‌ی اطراف آن دیسکی را شکل می‌دهند. بار دیگر این مواد به یکدیگر برخورد می‌کنند، به یکدیگر می‌چسبند و در نهایت توده‌های بزرگ‌تری را شکل می‌دهند. سرانجام روزی این توده‌ها به سیاره و شاید سیاره‌هایی سکونت‌پذیر مثل زمین تبدیل می‌شوند. به نقل از مک‌کالر:
این مشاهدات، پنجره‌ای جدید را به سوی مسیرهای شکل‌گیری مولکول‌های ساده و پیچیده فراهم می‌کنند که برای ایجاد عناصر سازنده‌ی حیات ضروری هستند.-

تلسکوپ فضایی جیمز وب اولین تصاویر خود را در جولای ۲۰۲۲ ارسال کرد و دانشمندان امروزه از ابزارهای این تلسکوپ ده میلیارد دلاری برای اندازه‌گیری‌های مختلف استفاده می‌کنند. پژوهشگرها برای شناسایی مولکول‌های موجود در کملیون ۱ از نور ستاره‌های آن سوی این ابر مولکولی استفاده کردند. این نور به وسیله‌ی غبار و مولکول‌های داخل ابر جذب می‌شود. سپس می‌توان این الگوهای جذب را با الگوهای شناخته‌شده در آزمایشگاه مقایسه کرد.
همچنین پژوهشگرها مولکول‌های پیچیده‌تری را پیدا کردند که به‌صورت دقیق قادر به شناسایی آن‌ها نبودند؛ اما این یافته ثابت می‌کنند مولکول‌های پیچیده پیش از رشد ستاره‌ها در ابرهای مولکولی شکل می‌گیرند. به باور ویل روچا، ستاره‌شناس رصدخانه‌ی لیدن و یکی از مؤلفان پژوهش، شناسایی مولکول‌های زیستی پیچیده مثل متانول و احتمالا اتانول ثابت می‌کند بسیاری از ستاره‌ها و منظومه‌های سیاره‌ای که در چنین ابری شکل می‌گیرند، مولکول‌ها را در وضعیت شیمیایی پیشرفته‌ای به ارث می‌برند.

گرچه پژوهشگرها به خاطر مشاهده‌ی COHNS در سوپ مولکولی سرد هیجان‌زده شدند، تراکم بالا و قابل انتظاری از این مولکول‌ها را در ابر متراکمی مثل کملیون ۱ پیدا نکردند. اینکه چگونه دنیایی سکونت‌پذیر مانند زمین، ترکیب COHNS یخی خود را می‌گیرد پرسش بزرگی در میان ستاره‌شناسان است. بر اساس یکی از نظریه‌ها ترکیب COHNS از طریق برخورد با دنباله‌دارها و سیارک‌های یخی به زمین رسید.

به گفته‌ی مک‌کلو، این رصدها تنها اولین مجموعه از تصاویر طیفی هستند که برای بررسی تکامل یخ از ترکیب اولیه و تبدیل آن به منطقه‌ی شکل‌گیری دنباله‌دار از دیسک‌های سیاره‌ای اولیه به دست می‌آید. به‌این‌ترتیب می‌توان دریافت کدام ترکیب‌ یخ‌ها و کدام عناصر در نهایت به سطح سیاره‌های فراخورشید سنگی می‌رسند یا در جو سیاره‌های یخی و گازی غول‌پیکر حل می‌شوند.