جیمز وب عناصر سازنده حیات را در سردترین ابر مولکولی رصد کرد

تلسکوپ فضایی جیمز وب در جدیدترین تصویر خود از کیهان، عناصر سازنده‌ حیات را در عمق سردترین ابر مولکولی که تاکنون دیده نشده بود، رصد کرد. این ابر یخی با دمای اندازه‌گیری‌شده منفی ۲۹۸ درجه سانتی‌گراد، سردترین ابر یخی‌ است که تاکنون مشاهده شده و دمای آن به حدی پایین است که مولکول‌های مختلف روی غبارها در درون آن یخ زده‌اند.

بنا بر اعلام ناسا، عناصر متان، گوگرد، نیتروژن و اتانول در درون ابر مولکولی مذکور موسوم به کملیون-۱ (Chamaeleon-1) در فاصله ۶۳۰ سال نوری از زمین و در یک محیط میان‌ستاره‌ای شناسایی شده‌اند. از آنجا که عناصر مذکور برای تشکیل حیات ضروری هستند، این داده‌های جدید به دانشمندان اجازه می‌دهد تا ببینند چه مقدار از هر کدام برای تشکیل سیاره‌های جدید صرف می‌شود. این امر همچنین به آن‌ها امکان می‌دهد تا ببینند جهان چقدر قابل سکونت خواهد بود.

در همین رابطه بخوانید: آیا در سیاره مریخ آب و حیات وجود دارد؟

در زمین، متان از تالاب‌ها و اقیانوس‌ها و از فرآیندهای گوارشی موریانه‌ها ایجاد می‌شود و اتانول نیز از تخمیر نشاسته و قند به دست می‌آید. به گفته ناسا و آژانس فضایی اروپا (ESA) این عناصر موادی ضروری در جو سیاره‌های قابل سکونت و پایه قندها، الکل‌ها و اسیدهای آمینه‌ ساده هستند. هر ویژگی آناتومیکی و فیزیولوژیکی موجودات زنده از طریق وجود اسیدهای آمینه امکان‌پذیر می‌شود. همچنین قندها موادی هستند که از یک یا دو کربوهیدرات تشکیل می‌گردند.

ابر مولکولی کملیون-۱

در این تصویر که توسط دوربین مادون قرمز نزدیک (NIRCam) تلسکوپ فضایی جیمز وب ثبت شده‌ است، ناحیه مرکزی ابر مولکولی تاریک کملیون-۱ دیده می‌شود. مواد ابری سرد (که با رنگ آبی به ویژه در وسط و سمت راست تصویر مشخص هستند) در طیف مادون قرمز با درخشش پیش‌ستاره جوان Ced 110 IRS 4 که در سمت چپ با رنگ نارنجی به چشم می‌خورد) روشن شده‌اند.

پیش‌ستاره‌ها اجرامی با وزن زیاد در سحابی‌ها هستند که در مرحله اولیه به وجود آمدن یک ستاره به سر می‌برند. در پس‌زمینه تصویر نیز نور ستاره‌های متعددی دیده می‌شود که به صورت نقاط نارنجی در پشت ابر قابل مشاهده هستند.

به گفته محققان، آن‌ها با تمرکز روی یخ‌های مدفون در عمق ناحیه سرد و تاریک کملیون-۱ توانسته‌اند برای نخستین بار ثابت کنند که مولکول‌های پیچیده‌تر از متانول (نوعی الکل) می‌توانند پیش از تولد ستاره‌ها در اعماق چنین ابرهای یخ‌زده‌ای به وجود بیایند.

پژوهشگران با استفاده از توانایی‌های فروسرخ جیمز وب، چگونگی جذب مولکول‌های یخی درون نور ستارگان را از آن سوی ابر مولکولی مطالعه کردند. این فرآیند موجب شد آن‌ها به رد شیمیایی (Chemical Fingerprint) یا خطوط جذبی برسند که با داده‌های آزمایشگاهی برای شناسایی مولکول‌ها قابل مقایسه است. رد شیمیایی یک مشخصه یا الگوی متمایز نشان‌دهنده وجود یک مولکول خاص است که برای شناسایی یک ماده شیمیایی استفاده می شود.

پژوهشگران در این مطالعه، یخ‌های مدفون‌شده در ناحیه‌ای به شدت سرد، متراکم و دشوار برای بررسی ابر مولکولی کملیون-۱ را که در حال حاضر در حال تشکیل ده‌ها ستاره جوان است، مورد هدف قرار دادند.

کلاوس پونتوپیدان (Klaus Pontoppidan)، از موسسه علمی تلسکوپ فضایی (Stsci) آمریکا، می‌گوید: «ما قطعا نمی‌توانستیم این یخ‌ها را بدون جیمز وب مشاهده کنیم. یخ‌های مذکور به صورت فرورفتگی در برابر زنجیره‌ای از نور ستارگان در پس‌زمینه ظاهر می‌شوند. در مناطقی که تا این اندازه سرد و متراکم هستند، بیشتر نور ستاره پس‌زمینه مسدود می‌شود و حساسیت فوق‌العاده جیمز وب برای تشخیص نور ستاره و بنابراین شناسایی یخ‌های ابر مولکولی ضروری بود.»

شناسایی عناصر سازنده‌ حیات

ویل روشا (Will Rocha)، ستاره‌شناس رصدخانه لیدن (Leiden Observatory) هلند، می‌گوید: «شناسایی مولکول‌های آلی پیچیده، مانند متانول و اتانول بالقوه همچنین نشان می‌دهد که بسیاری از منظومه‌های ستاره‌ای و سیاره‌ای در حال توسعه در این ابر خاص، مولکول‌ها را در یک حالت شیمیایی نسبتا پیشرفته به ارث خواهند برد. این می‌تواند به این معنا باشد که وجود پیش‌سازهای مولکول‌های پروبیوتیک (Prebiotic) در منظومه‌های سیاره‌ای، به‌ جای یک ویژگی منحصر به‌ فرد برای منظومه شمسی، نتیجه‌ای رایج حاصل از تشکیل ستارگان است.»

در همین رابطه بخوانید: آیا منشا حیات در کره خاکی ما فرازمینی است؟

این پژوهش بخشی از پروژه عصر یخبندان (Ice Age)، یکی از ۱۳ برنامه علمی تلسکوپ جیمز وب ناسا است. گروه عصر یخبندان قبلا مشاهدات بیشتری را برنامه‌ریزی کرده و امیدوار است که سفر این یخ‌ها را از زمان شکل‌گیری تا تشکیل مجموعه دنباله‌دارهای یخی ردیابی کند.

ملیسا مک‌کلور (Melissa McClure)، ستاره‌شناس رصدخانه لیدن، می‌گوید: «این اولین مورد از یک مجموعه عکس‌های طیفی است که ما به دست خواهیم آورد تا ببینیم چگونه یخ‌ها از سنتز (Synthesis) اولیه خود به مناطق تشکیل دهنده دنباله‌دار در دیسک‌های پیش‌ستاره‌ای تکامل می‌یابند.»

.ی ادامه می‌دهد: «این تصاویر به ما خواهند گفت که کدام مخلوط از یخ‌ها و در نتیجه کدام عناصر می‌توانند در نهایت به سطوح سیاره‌های فراخورشیدی انتقال یابند یا در اتمسفر سیاره‌های گازی یا یخی غول پیکر گنجانده شوند.» سنتز شیمیایی به عملی گفته می‌شود که طی آن یک ماده توسط واکنش شیمیایی از مواد اولیه ساخته می‌شود.