ఆస్ట్రోకెమిస్ట్రీ, సాపేక్షంగా కొత్త ఫీల్డ్, భూమిపై జీవం యొక్క మూలాల గురించి అంతర్దృష్టులను వెలికితీసేందుకు ఇంటర్స్టెల్లార్ స్పేస్‌లలో రసాయన శాస్త్రాన్ని అన్వేషించడంపై దృష్టి పెడుతుంది. ఈ క్రమశిక్షణ ఇటీవలి సంవత్సరాలలో గణనీయమైన పురోగతిని సాధించింది.
స్పెక్ట్రోస్కోపీ మరియు రేడియో ఖగోళశాస్త్రం అభివృద్ధితో 1930ల చివరలో జన్మించిన ఖగోళ రసాయన శాస్త్రం, ఖగోళ భౌతిక శాస్త్రం మరియు రసాయన శాస్త్రాల కూడలిలో ఉన్న క్షేత్రం, ఇప్పుడు పరిపక్వత చెందింది. ఇన్‌ఫ్రారెడ్ మరియు రేడియోను ఉపయోగించి ఆకాశాన్ని పరిశీలించడానికి కొత్త సాధనాలు అంతరిక్షంలో అణువులను రిమోట్‌గా గుర్తించే సామర్థ్యాన్ని పెంచాయి, అయితే సోలార్ సిస్టమ్‌ను దాటుతున్న ప్రోబ్స్ పంపిన సమాచారం-మరియు ఇన్‌స్ట్రుమెంటేషన్‌లో పురోగతి-దానిని పరీక్షించడానికి అవసరమైన సాధనాలను అందించింది. వాస్తవిక ప్రయోగాల ద్వారా పరికల్పనలు.
“ఇంటర్స్టెల్లార్ ఎన్విరాన్మెంట్ శూన్యతతో రూపొందించబడలేదు” అని అయానిక్ మరియు మాలిక్యులర్ ఇంటరాక్షన్స్ యొక్క ఫిజిక్స్ లాబొరేటరీలో ఒక విద్యావేత్త అయిన గ్రెగోయిర్ డేంజర్ వెల్లడించారు. 1 నక్షత్రాలు ఏర్పడే ప్రాంతాలలో, వ్యతిరేకం కూడా నిజం. -253 °C మరియు -263 °C మధ్య ఉష్ణోగ్రతల వద్ద చీకటిలో ఘనీభవించినవి 99% పరమాణు హైడ్రోజన్ మరియు అస్థిర ట్రేస్ ఎలిమెంట్స్‌తో కూడిన పెద్ద మేఘాలు. ఈ పరిసరాలలో ప్రసరించే మైక్రోమీటర్-పరిమాణ ధూళి రేణువుల ఉపరితలం వద్ద శోషించబడిన పరమాణువులతో ప్రతిస్పందించినప్పుడు, ఈ వాయువులు నీరు, అమ్మోనియా, కార్బన్ డయాక్సైడ్, మీథేన్ మరియు మిథనాల్‌తో చేసిన మంచు ఏర్పడటానికి వీలు కల్పిస్తాయి. కాస్మిక్ కిరణాల ప్రభావంతో, అవి కార్బన్ మోనాక్సైడ్ మరియు ఫార్మాల్డిహైడ్ వంటి ఇతర రసాయన సమ్మేళనాలతో లోడ్ చేయబడతాయి, రెండు వందలకు పైగా గ్యాస్ మరియు ఘన జాతులు తెలిసినవి.
ఈ భారీ నిర్మాణాలు తర్వాత వాటిపైకి కూలిపోతాయి మరియు నక్షత్రాలు మరియు గ్రహాలకు జన్మనిస్తాయి, ఇవి చుట్టుపక్కల వాయువును పెంచడం ద్వారా కాంతిని స్వేచ్ఛగా ప్రసరించడానికి మరియు తోకచుక్కలు మరియు ఇతర గ్రహశకలాలు వంటి కక్ష్యలోని పదార్థం యొక్క “గడ్డలు” యొక్క ఉపరితల పొరలను వేడి చేయడానికి అనుమతిస్తాయి. ఈ “ఫోటోలిసిస్” మరింత సంక్లిష్టమైన అణువుల రూపానికి దారితీసే కొత్త రసాయన గొలుసు ప్రతిచర్యను రేకెత్తిస్తుంది. ఈ మంచుతో నిండిన మరియు రాతి శరీరాలు, వాటి అంతర్గత వేడిని పూర్తిగా మార్చలేనంత చిన్నవిగా ఉంటాయి, ఇవి నాలుగు బిలియన్ సంవత్సరాల క్రితం భూమిపై భారీ బాంబు దాడి చేశాయి, అందుకే భూమిపై జీవం కనిపించడానికి అవి బిల్డింగ్ బ్లాక్‌లను అందించాయని ఒక ప్రసిద్ధ పరికల్పన పేర్కొంది. .
గ్రహాంతర మంచు యొక్క అనలాగ్లు
ఈ బిల్డింగ్ బ్లాక్‌లు ఏమిటి’ మరియు అవి ఏ పరిమాణంలో ఉన్నాయి’ గ్రెగోయిర్ డేంజర్ మరియు అతని సహచరులు భూలోకేతర మంచు యొక్క అవతారాలను సంశ్లేషణ చేయడం ద్వారా గుర్తించడానికి ప్రయత్నిస్తున్నారు. “పరిశోధకులు నీరు, అమ్మోనియా, మీథేన్ మరియు కార్బన్ డయాక్సైడ్ మిశ్రమాన్ని అంతరిక్షంలో ఉన్న ఉష్ణోగ్రత మరియు పీడన పరిస్థితులలో ఉంచుతారు, అవి ధూళి ధాన్యాలు, ఏరోసోల్స్ మరియు ఉల్కలను అనుకరించే ఉపరితలాల చుట్టూ ఘనీభవించటానికి” అని డేంజర్ వివరిస్తుంది. వారు ఈ ఉపరితలాలను వికిరణం చేసి వేడి చేస్తారు, నక్షత్రాల ద్వారా విడుదలయ్యే ఇతర UV కిరణాలను ఉపయోగించి బృహస్పతి చంద్రుడు యూరోపా మరియు సాటర్న్ యొక్క చంద్రుడు టైటాన్ వంటి పరమాణు మేఘాలలో కనిపించే అవశేషాలను ఉత్పత్తి చేస్తారు మరియు క్రమంగా కాంతి తీవ్రతను పెంచుతున్నప్పుడు కూడా కనుగొనవచ్చు. సూర్యుని సమీపించే కామెట్ యొక్క కేంద్రకంలో. తద్వారా జీవుల DNA మరియు RNA ప్రొటీన్‌లను తయారు చేసే ఒకే కుటుంబం నుండి చక్కెరలు మరియు అమైనో ఆమ్లాలతో సహా పదివేల వివిధ రకాల సేంద్రీయ అణువులను కలిగి ఉన్న నమూనాలను వారు సృష్టిస్తారు.
ఇన్స్టిట్యూట్ ఆఫ్ కెమిస్ట్రీ ఆఫ్ పోయిటీర్స్‌లోని ఆమె ప్రయోగశాలలో: మెటీరియల్స్ అండ్ నేచురల్ రిసోర్సెస్, 2 పౌలిన్ పాయినోట్ మరియు బృందం జీవశాస్త్రం యొక్క సాధనాలను అధిక రిజల్యూషన్ మాస్ స్పెక్ట్రోమెట్రీ మరియు గ్యాస్ మరియు లిక్విడ్ ఫేజ్‌లో క్రోమాటోగ్రఫీలో ఉపయోగించే ప్రక్రియలకు అనుగుణంగా మార్చారు. సైటోసిన్ వలె సంక్లిష్టమైనది – DNA మరియు RNA యొక్క తంతువులను రూపొందించే ఐదు న్యూక్లియోటైడ్ స్థావరాలలో ఒకటి- సౌర వ్యవస్థ ఉద్భవించిన నెబ్యులాలో సంశ్లేషణ చేయబడింది!
మరియు అది ప్రారంభం మాత్రమే. ఆరిజిన్స్ ప్రయారిటీ రీసెర్చ్ ప్రోగ్రామ్ మరియు ఎక్విప్‌మెంట్‌కు సంబంధించి MIRRPLA ప్లాట్‌ఫారమ్‌ను 2025లో ప్రారంభించడంతో, ఈ నిపుణులు త్వరలో UV కిరణాలను ఎలక్ట్రాన్ మరియు మంచు యొక్క అయాన్ బీమ్ రేడియేషన్‌తో మిళితం చేయగలుగుతారు. ఈ అంతరిక్ష రసాయన శాస్త్రంపై కాస్మిక్ కిరణాలు ఉన్నాయి. భూమిపై జీవం యొక్క ఆవిర్భావానికి సంబంధించిన ప్రతిచర్యలను ఖచ్చితంగా పునరుత్పత్తి చేయడం లక్ష్యం కాదని డేంజర్ ఎత్తి చూపినప్పటికీ, ఇది ప్రపంచంలోనే మొదటిది. “ఈ చరిత్రను కాలక్రమేణా గుర్తించే సంభావ్యత దాదాపు శూన్యం. ముఖ్యంగా జీవం యొక్క ఆవిర్భావం మన గ్రహం మీద సంక్లిష్ట అణువుల సంచితం వల్ల సంభవించలేదు, కానీ వాటి ఎంపిక, ప్రతిరూపం మరియు పరిణామం నుండి ప్రోటో-డార్వినియన్ పద్ధతిలో. ఇతర పదాలు, పదార్థం యొక్క స్వీయ-సంస్థ మరియు ‘స్వీయ-ఉత్ప్రేరక’ వ్యవస్థల ఆధారంగా రసాయన శాస్త్రం ద్వారా మనం ఆచరణాత్మకంగా ఏమీ చేయలేము.”
డేంజర్ మరియు పాయినోట్ ఈ మార్గాన్ని అన్వేషించడానికి ప్లాన్ చేస్తున్నాయి, మైక్రోఫ్లూయిడ్ రియాక్టర్‌లను అభివృద్ధి చేయడం ద్వారా మొదటిది, దీనిలో ఆదిమ భూమి పరిస్థితులలో పరిష్కారాలను పరీక్షించవచ్చు మరియు రెండోది విశ్లేషణ పద్ధతులను అభివృద్ధి చేయడం ద్వారా. “ఇది జీవుల లక్షణం అయిన స్వీయ-ప్రతిరూపణ మరియు స్వీయ-సంస్థ యొక్క ప్రతిచర్యలను నమూనాలలో గుర్తించడానికి గణాంక డేటా ప్రాసెసింగ్‌ను ఉపయోగించడాన్ని కలిగి ఉంటుంది” అని పాయినోట్ స్పష్టం చేశారు.
జీవుల యొక్క విలక్షణమైన లక్షణం: హోమోచిరాలిటీ
జీవులు కనీసం ఒక తెలిసిన ఆస్తిని కలిగి ఉంటాయి: హోమోకైరాలిటీ. అనేక జీవ అణువులు “చిరల్” అని చెప్పబడింది. అవి “ఎన్‌యాంటియోమర్‌లు” అని పిలువబడే రెండు అసమాన వెర్షన్‌లలో ఉండవచ్చు, అవి మన రెండు చేతుల వలె ఒకదానికొకటి అత్యద్భుతమైన అద్దం ప్రతిబింబం తప్ప, సంపూర్ణంగా ఒకేలా ఉంటాయి. అయినప్పటికీ, పంతొమ్మిదవ శతాబ్దంలో లూయిస్ పాశ్చర్ పని చేసినప్పటి నుండి మనకు తెలిసినట్లుగా, జీవులు ఉపయోగించే ప్రోటీన్లు మరియు పెప్టైడ్‌లను తయారు చేసే చాలా అమైనో ఆమ్లాలు ఎడమ వైపు లేదా “లెవోగైర్” అని చెప్పవచ్చు, అంటే అవి ధ్రువణ కాంతిని విక్షేపం చేస్తాయి. ఎడమవైపు. దీనికి విరుద్ధంగా, DNAలో కనిపించే చక్కెరలు కుడివైపుకి వంగి ఉంటాయి లేదా “డెక్స్ట్రోజైర్.” ఇది వింతగా ఉంది, ఎందుకంటే ప్రయోగశాలలో సంశ్లేషణ చేయబడినప్పుడు, ఈ చిరల్ అణువులు రెండు ఆకృతీకరణలలో సమాన పరిమాణంలో ఉత్పత్తి చేయబడతాయి.
ఈ ప్రాధాన్యతలు ఎందుకు’ మరియు భూమిపై, ఈ సమ్మేళనాలు వాస్తవానికి ఒకే వేరియంట్‌లో ఉన్నాయని ఎలా వివరించాలి’ ఈ ప్రశ్న నైస్ ఇన్స్టిట్యూట్ ఆఫ్ కెమిస్ట్రీ డైరెక్టర్ ఉవే మీర్‌హెన్‌రిచ్‌కి ఆసక్తిని కలిగిస్తుంది. అతను తన సహోద్యోగులతో పాటు హైడ్రోకార్బన్‌లు, ఆల్కహాల్‌లు, అమైనో ఆమ్లాలు మరియు అనేక ఇతర అణువుల కుటుంబాలలోని ఎన్‌యాంటియోమర్‌లను వేరు చేయడానికి విశ్లేషణాత్మక పద్ధతులను అభివృద్ధి చేయడానికి తన మొత్తం వృత్తిని అంకితం చేశాడు. ఇతరులతో పాటు, అతని బృందం ఒక ఎన్యాంటియోసెలెక్టివ్ గ్యాస్ క్రోమాటోగ్రాఫిక్ ప్రక్రియను అభివృద్ధి చేసింది, ఇది 67P/Tchourioumov-Guérassimenko కామెట్‌ను అన్వేషించే రోసెట్టా మిషన్ (2004-2016)లో పాల్గొనడానికి యూరోపియన్ స్పేస్ ఏజెన్సీ (ESA) నుండి అతనికి ఆహ్వానం లభించింది.
ఫిలే ల్యాండర్‌లోని COSAC పరికరంలో ఇన్‌స్టాల్ చేయబడింది, దానితో ప్రోబ్ అమర్చబడి ఉంటుంది, మాస్ స్పెక్ట్రోమీటర్‌తో జతచేయబడిన క్రోమాటోగ్రాఫ్ వస్తువు యొక్క ఉపరితల అణువుల చిరాలిటీని కొలవవలసి ఉంటుంది. కొన్ని సిద్ధాంతాలకు అనుగుణంగా, సూర్యుడు ఏర్పడే సమయంలో పరిమిత రూపంలో అసమానత ఏర్పడిందని ప్రయోగశాల ప్రయోగాల మద్దతుతో, శాస్త్రవేత్తలు ఈ ఆదిమ నక్షత్రాన్ని అధ్యయనం చేయడం ద్వారా సమాచారాన్ని సేకరించాలని భావించారు, ఇక్కడ రోసెట్టా చివరికి అమైనో ఆమ్లం ఉనికిని కనుగొంటుంది. గ్లైసిన్.
దురదృష్టవశాత్తూ, మీయర్‌హెన్‌రిచ్ ఇలా వివరించాడు, “12 నవంబర్ 2014న వచ్చిన సమయంలో, ఫిలే ఒక వంపుతిరిగిన స్థితిలో ఉన్న ఒక రాతిపై ఆగిపోయే ముందు చాలాసార్లు బౌన్స్ అయింది. COSAC డజను ఆర్గానిక్ అణువులను గుర్తించింది, కానీ ఎన్‌యాంటియోమర్‌లను కొలవడానికి తగినంత పదార్థాన్ని సేకరించలేకపోయింది. ”
ఈ పరిణామం ఈ రసాయన శాస్త్రవేత్తలను నిరుత్సాహపరిచి ఉండవచ్చు, దీనికి విరుద్ధంగా, మరొక ప్రాజెక్ట్‌కు స్ప్రింగ్‌బోర్డ్‌గా ఉపయోగపడుతుంది: ESA యొక్క ఎక్సో-మార్స్ 2028 మిషన్‌లో భాగంగా ఎర్ర గ్రహానికి ఒక ప్రయోగాన్ని పంపడం. 2028కి షెడ్యూల్ చేయబడింది, ఇది మొదటిసారిగా మార్స్ సబ్‌సోయిల్ నమూనాలను విశ్లేషించే రోసలిండ్ ఫ్రాంక్లిన్ అనే రోవర్‌ను కలిగి ఉంటుంది. ఇది మోమా పరికరాన్ని ఉపయోగించి చేస్తుంది, ఇందులో గ్యాస్ క్రోమాటోగ్రాఫ్ ఉంటుంది, ఇది ఎన్‌యాంటియోమర్‌లను వేరు చేస్తుంది. ప్రమాదంలో చాలా ఉంది, మీయర్‌హెన్‌రిచ్ ఇలా వివరించాడు, “ఎందుకంటే హైడ్రోకార్బన్‌ల వంటి కొన్ని చిరల్ అణువులపై బలమైన అసమానత కనుగొనబడితే, ఇది సుదూర గతంలో అంగారక గ్రహంపై కొన్ని రకాల జీవులు ఉనికిలో ఉన్నాయని తీవ్రమైన సూచనను అందిస్తుంది!”
నమూనాల వాపసు
ఉల్కలు ఖగోళ రసాయన శాస్త్రవేత్తలకు డేటా యొక్క మరొక మూలం, అవి మన గ్రహం మీదకు వచ్చినప్పుడు అవి కలుషితం లేదా రూపాంతరం చెందనంత వరకు, మరియు ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలు గుర్తించిన ఖగోళ వస్తువుల కుటుంబాలతో మేము వాటిని అనుబంధించగలుగుతాము. గ్రెనోబుల్‌లోని ఇన్స్టిట్యూట్ ఫర్ ప్లానెటరీ సైన్సెస్ అండ్ ఆస్ట్రోఫిజిక్స్ యొక్క ఫ్రాంకోయిస్-రెగిస్ ఆర్థౌస్-డౌనే, 5 CNRS/యూనివర్సిటీ పారిస్ సాక్లే. మరియు పారిస్-సాక్లే ఇన్స్టిట్యూట్ ఆఫ్ ఫిజికల్ కెమిస్ట్రీకి చెందిన రోలాండ్ థిస్సెన్, మాస్ స్పెక్ట్రోమీటర్ల డేటాను విశ్లేషించగల IT సాధనాన్ని అభివృద్ధి చేయడం ద్వారా సమస్యను మరింత నిశితంగా పరిశీలించారు. ఈ సాధనాలు వాటి బరువును బట్టి వాటి భాగాలను వేరు చేయడం ద్వారా నమూనాల కూర్పును గుర్తిస్తాయి, థిస్సెన్ విశదీకరించి, ఆపై “అంతిమంగా ప్రతి వేల శిఖరాలు ఒక నిర్దిష్ట జాతి అణువును సూచించే స్పెక్ట్రమ్‌ను పొందుతాయి.”
వాటన్నింటిని ఎలా జల్లెడ పట్టాలి’ ఈ సంకేతాలను రసాయన కుటుంబం ద్వారా వర్గీకరించగల సాఫ్ట్‌వేర్‌ను బృందం అభివృద్ధి చేసింది. ఇది మొదటిసారిగా, జపనీస్ మిషన్ హయబుసా 2 ద్వారా 2020లో భూమిపైకి తీసుకువచ్చిన గ్రహశకలం Ryugu యొక్క నమూనాలను విశ్లేషించడానికి ఈ నైపుణ్యాన్ని ఉపయోగించింది. ఫలితాలు గత సంవత్సరం సైన్స్ 7, 8 జర్నల్‌లో ప్రచురించబడిన రెండు కథనాలలో కనిపించాయి. సౌర వ్యవస్థ ఆవిర్భావానికి ముందు నాటి కొన్ని పాలీసైక్లిక్ సుగంధ హైడ్రోకార్బన్ (PAH) అణువులు ఈ వస్తువులో ఉన్నట్లు ఒకరు వెల్లడించారు. మరొకటి అమైనో ఆమ్లాలతో సమృద్ధిగా ఉన్న ఖగోళ శరీరం యొక్క కూర్పు మరియు 1938లో టాంజానియాలో పడిపోయిన ఉల్క యొక్క కూర్పు మధ్య సారూప్యతను స్థాపించింది. సౌర వ్యవస్థ వస్తువుల రసాయన శాస్త్రాన్ని అధ్యయనం చేయడం కీలకమైన వాటిలో ఒకటి అని ఇది మరోసారి నిర్ధారిస్తుంది. భూమిపై జీవం యొక్క మూలాన్ని అర్థం చేసుకోవడం.
