Kuchnie są tam, gdzie tworzymy. Tak się dzieje tutaj, od ciasta z okruchów po kukurydzę na kolbie. Jeśli jesteś podobny do mnie, od czasu do czasu pozostawiłeś indyka zbyt długo w piekarniku lub zwęgliłem grillowanego kurczaka. Kiedy pali się mięso, wśród zapachów informujących nos o złych wiadomościach są płaskie cząsteczki składające się z atomów węgla ułożonych w strukturze plastra miodu zwanych WWA lub wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne.
WWA stanowią około 10% węgla we wszechświecie i znajdują się nie tylko w kuchni, ale także w kosmosie, gdzie zostały odkryte w 1998 r. Nawet komety i meteoryty zawierają WWA. Na ilustracji widać, że składają się z kilku do wielu połączonych ze sobą pierścieni atomów węgla ułożonych na różne sposoby w celu wytworzenia różnych związków. Im więcej pierścieni, tym bardziej złożona cząsteczka, ale podstawowy wzór jest taki sam dla wszystkich.
Całe życie na Ziemi opiera się na węglu. Szybkie spojrzenie na ludzkie ciało ujawnia, że 18,5% składa się wyłącznie z tego pierwiastka. Dlaczego węgiel jest tak ważny? Ponieważ jest zdolny do wiązania się z sobą i wieloma innymi atomami na różne sposoby, tworząc wiele złożonych cząsteczek, które pozwalają żywym organizmom wykonywać wiele funkcji. Bogate w węgiel WWA mogły być nawet zaangażowane w ewolucję życia, ponieważ występują w wielu formach z potencjalnie wieloma funkcjami. Jednym z nich mogło być zachęcają do tworzenia RNA (partner DNA „cząsteczki życia”).
W dalszym dążeniu do dowiedzenia się, jak proste cząsteczki węgla ewoluują w bardziej złożone i jaką rolę mogą odgrywać te związki w początkach życia, międzynarodowy zespół badaczy skupił się na NASA Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) i inne obserwatoria dotyczące WWA znalezione w barwnych Mgławica Irys w północnej konstelacji Król Cefeusz.
Bavo Croiset z Uniwersytetu Leiden w Holandii i zespół ustalili, że kiedy PAH w mgławicy zostaną uderzone przez promieniowanie ultrafioletowe z jej gwiazdy centralnej, ewoluują w większe, bardziej złożone cząsteczki. Naukowcy wysuwają hipotezę, że wzrost złożonych cząsteczek organicznych, takich jak WWA, jest jednym z kroków prowadzących do powstania życia.
Silne światło ultrafioletowe z nowonarodzonej, masywnej gwiazdy, takiej jak ta, która powoduje, że mgławica tęczówki ponownie się rozprasza, miałoby tendencję do rozkładania dużych cząsteczek organicznych na mniejsze, zamiast budowania ich, zgodnie z obecnym poglądem. Aby przetestować ten pomysł, naukowcy chcieli oszacować rozmiar cząsteczek w różnych lokalizacjach względem gwiazdy centralnej.
Zespół Croiseta wykorzystał SOFIA, aby dostać się ponad większość pary wodnej w atmosferze, aby mógł obserwować mgławicę w świetle podczerwonym, formie światła niewidocznego dla naszych oczu, którą wykrywamy jako ciepło. Instrumenty SOFIA są wrażliwe na dwie długości fal podczerwonych wytwarzane przez te konkretne cząsteczki, których można użyć do oszacowania ich wielkości. Zespół przeanalizował obrazy SOFIA w połączeniu z danymi uzyskanymi wcześniej przez obserwatorium kosmiczne Spitzer na podczerwień, Teleskop Kosmiczny Hubble'a i Teleskop Kanadyjsko-Francusko-Hawajski na Big Island of Hawaii.
Analiza wskazuje, że rozmiar cząsteczek PAH w tej mgławicy różni się w zależności od lokalizacji w wyraźny wzór. Średni rozmiar cząsteczek w centralnej jamie mgławicy otaczającej młodą gwiazdę jest większy niż na powierzchni chmury na zewnętrznej krawędzi wnęki. Dostali też niespodziankę: promieniowanie gwiazdy spowodowało wzrost netto liczby złożonych WWA, a nie ich zniszczenie na mniejsze kawałki.
W artykuł opublikowany w Astronomy and Astrophysics zespół doszedł do wniosku, że ta zmiana wielkości cząsteczek wynika zarówno z tego, że niektóre najmniejsze cząsteczki są niszczone przez ostre pole promieniowania ultrafioletowego gwiazdy, jak i z napromieniowanych cząsteczek średnich, dzięki czemu łączą się one w większe cząsteczki.
Tyle zaczyna się od gwiazd. Nie tylko wytwarzają atomy węgla u podstaw biologii, ale wydaje się, że pastują je również w bardziej złożone formy. Naprawdę możemy podziękować naszym szczęśliwym gwiazdom!
