Kính viễn vọng James Webb phát hiện hợp chất carbon quan trọng đối với sự sống trong ngôi sao xa

Phân tử cation metyl (CH3+) rất đơn giản nhưng rất quan trọng. Nó cũng có một tài sản rất độc đáo. Mặc dù nó phản ứng tương đối kém hiệu quả với hydro, nguyên tố phổ biến nhất trong vũ trụ, nhưng nó phản ứng với các phân tử khác tương đối dễ dàng. Đến lượt mình, điều này đã khởi xướng sự phát triển của các hợp chất dựa trên carbon ngày càng phức tạp.

Sự hiện diện của nó trong không gian chưa bao giờ được tìm thấy trong không gian…cho đến bây giờ.

Sử dụng Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST), một nhóm các nhà khoa học quốc tế lần đầu tiên đã phát hiện ra các hợp chất carbon trong không gian. Phát hiện của nó trong một hệ thống sao trẻ, d203-506, nằm cách Tinh vân Lạp Hộ khoảng 1.350 năm ánh sáng, mở ra một số khả năng thú vị để hiểu nguồn gốc sự sống trên Trái đất — cũng như tiềm năng cho sự sống ở những nơi khác trong Vũ trụ .

Vai trò của CH3+ trong hóa học carbon giữa các vì sao đã được dự đoán từ những năm 1970, và giờ đây, nhờ Thiết bị hồng ngoại trung bình (MIRI) và Máy quang phổ cận hồng ngoại JWST (NIRSpec), nó đã được quan sát thấy trong vùng không gian có khả năng tồn tại sự sống. -duy trì các hành tinh có thể phát triển.

Các ion của các phân tử chứa carbon đặc biệt quan trọng vì chúng phản ứng với các phân tử nhỏ khác, ngay cả ở nhiệt độ thấp trong không gian giữa các vì sao, để tạo thành các hợp chất hữu cơ phức tạp hơn. CH3+ là một trong những ion dựa trên carbon và đã được lý thuyết hóa như một trụ cột của hóa học hữu cơ giữa các vì sao.

Phát hiện gần đây về CH3+ đã xác nhận những lý thuyết này và mở ra những con đường mới cho nghiên cứu trong các lĩnh vực đa ngành, bao gồm sự hình thành và thành phần của các hệ thống tương tự như hệ mặt trời của chúng ta.

“CH3+ là tiền thân của hầu hết các phân tử mang carbon mà chúng tôi phát hiện trong không gian. Các phân tử hình thành từ CH3+ được tìm thấy trong các ngôi sao và hành tinh sinh ra ở các thiên hà xa xôi, lần theo dấu vết của giai đoạn đầu hình thành thiên hà trong vũ trụ,” Ted Bergin, chủ tịch Khoa Thiên văn học của Đại học Michigan cho biết.

“Phát hiện này xác nhận một lý thuyết đã tồn tại hàng thập kỷ về cách các phân tử hình thành trong điều kiện lạnh, cao hơn độ không tuyệt đối hàng chục độ (-441 độ F) của không gian giữa các vì sao.”

Hệ sao d203-506 là ngôi nhà của một ngôi sao lùn đỏ nhỏ, chịu bức xạ cực tím (UV) mạnh từ một ngôi sao nóng, trẻ, nặng gần đó. Mặc dù bức xạ tia cực tím được biết là phá vỡ các phân tử hữu cơ phức tạp, nhóm nghiên cứu tin rằng nó có thể đóng một vai trò khác trong việc hình thành các cation metyl. Họ cho rằng bức xạ UV có thể đóng vai trò là nguồn năng lượng, cho phép hình thành CH3+ và sau đó thúc đẩy việc tạo ra các hợp chất cacbon phức tạp hơn.

Nghiên cứu của nhóm, được xuất bản trong thiên nhiên, cung cấp lời giải cho câu đố lâu nay về mức độ mạnh của bức xạ UV ảnh hưởng đến sự hình thành các phân tử hữu cơ phức tạp. Sự hiện diện của CH3+ trong đĩa tiền hành tinh cho thấy bức xạ UV đóng vai trò quan trọng trong giai đoạn hóa học ban đầu của nguồn gốc sự sống.

Phát hiện của nhóm thách thức quan điểm cho rằng bức xạ UV chỉ có tác dụng phá hủy sự hình thành các phân tử hữu cơ và cung cấp hiểu biết sâu sắc về sự hình thành và thành phần của các hệ hành tinh.

Các nhà khoa học lưu ý rằng thành phần phân tử được quan sát thấy trong d203-506 khác biệt đáng kể so với thành phần của đĩa tiền hành tinh điển hình. Đáng ngạc nhiên là không có dấu hiệu nào của nước được phát hiện, điều này cho thấy rằng bức xạ tia cực tím có thể có ảnh hưởng sâu sắc đến thành phần hóa học của các đĩa tiền hành tinh. Những phát hiện này cho thấy rằng bức xạ tia cực tím có thể đã đóng một vai trò quan trọng trong giai đoạn hóa học ban đầu của nguồn gốc sự sống.

Việc phát hiện ra cation metyl và vai trò tiềm năng của nó trong việc hình thành các phân tử cacbon phức tạp đã cải thiện đáng kể hiểu biết của chúng ta về hóa học giữa các vì sao và các điều kiện cần thiết để sự sống xuất hiện. Bằng cách làm sáng tỏ các quá trình hóa học diễn ra trong các đĩa tiền hành tinh, các nhà khoa học có thể hiểu rõ hơn về khả năng sinh sống tiềm năng của các ngoại hành tinh và khả năng có sự sống ở những nơi khác trong vũ trụ.

Marie-Aline Martin-Drumel thuộc Đại học Paris-Saclay ở Pháp, thành viên của nhóm khoa học, cho biết: “Phát hiện này không chỉ xác nhận độ nhạy phi thường của Webb mà còn xác nhận tầm quan trọng chính của CH3+ trong hóa học giữa các vì sao”.