Η εκπληκτική οργανική χημεία του διαστρικού χώρου

Ο διαστρικός χώρος (interstellar space) απέχει εκατοντάδες έτη φωτός από τη Γη, είναι κρύος και σκοτεινός. Τα άστρα που υπάρχουν εκεί είναι ως επί το πλείστον πολύ μικρά και πολύ λίγα και οι θερμοκρασίες κυμαίνονται από 100 έως μόλις 10 βαθμούς Κέλβιν. Η πυκνότητα των σωματιδίων μπορεί να είναι χιλιάδες τρισεκατομμύρια φορές μικρότερη από την αντίστοιχη ενός αερίου στη Γη. Πολύ λογικά, για πολύ καιρό οι άνθρωποι υπέθεταν ότι δε συνέβαιναν πολλά σε αυτόν τον σκοτεινό κενό χώρο ανάμεσα στα αστέρια.

Όμως, χάρη στην πρόοδο της τεχνολογίας στην αστρονομία, γνωρίζουμε πλέον ότι αυτές οι περιοχές  είναι συνεχώς εξελισσόμενες περιοχές, με τις πυκνότητες της ύλης να αλλάζουν και τα ατομικά νέφη να μετατρέπονται σε μοριακά νέφη που καταρρέουν υπό τη βαρύτητα γεννώντας «πρωτάστρα» (protostars), δηλαδή αστέρια που δεν είναι ακόμη αρκετά μεγάλα και ζεστά ώστε να μπορούν να κάψουν υδρογόνο στους πυρήνες τους.

Περισσότερες από 260 διαφορετικές μοριακές ενώσεις έχουν πλέον ανιχνευθεί στο διαστρικό χώρο, συμπεριλαμβανομένων αλκοολών, αλδεϋδών, οξέων και αμιδίων και πολλών άλλων οργανικών μορίων, μερικά γνωστά στη Γη και άλλα με πολύ μικρή σταθερότητα στις γήινες συνθήκες.

«Είμαστε σε θέση να βρούμε και να αναγνωρίσουμε με απόλυτη βεβαιότητα μερικά από τα μόρια που υπάρχουν όχι μόνο στη Γη, όχι μόνο σε αέρια νεφελώματα στην περιοχή του Ήλιου, αλλά και σε μοριακά νέφη στους πιο απομακρυσμένους γαλαξίες που ανήκουν στο νεαρό σύμπαν στην άκρη του ορατού σύμπαντος», εξηγεί ο Michel Guelin, αστρονόμος στο Institut de Radioastronomie Millimétrique στη Γκρενόμπλ της Γαλλίας.

Το γενικό συμπέρασμα είναι, όπως επισημαίνει, «ότι η χημική σύνθεση της ύλης είναι η ίδια εδώ που ζούμε και στο άλλο άκρο του σύμπαντος και η χημεία με βάση τον άνθρακα, τουλάχιστον μέχρι το στάδιο των προβιοτικών μορίων, φαίνεται να επικρατεί». Αν και αυτό αφαιρεί μέρος του μυστηρίου του τι μπορεί να υπάρχει εκεί έξω, ερευνητές σε όλο τον κόσμο προσπαθούν τώρα να κατανοήσουν τον τρόπο με τον οποίο όλα αυτά τα οργανικά μόρια που τόσο συχνά συνδέονται με το πολυάσχολο περιβάλλον των ζωντανών οργανισμών, μπορούν να σχηματιστούν κάπου τόσο κρύα, σκοτεινά και κενά, δηλαδή σε ένα είδος περιβάλλοντος που θα περίμενε κανείς να μην μπορεί να λειτουργήσει η χημεία, τουλάχιστον όπως τη γνωρίζουμε.

Δεδομένου ότι το υδρογόνο είναι το πιο άφθονο στοιχείο στο σύμπαν και σχηματίζει ένα τόσο απλό μόριο δύο μόνο ατόμων υδρογόνου, μπορεί να φαίνεται το πιο προφανές μόριο που πρέπει να προσέξουμε σε ένα μοριακό νέφος. Ωστόσο, αν και έχουν παρατηρηθεί σήματα από μοριακό υδρογόνο, αποδεικνύεται ότι ο σχηματισμός του στο διαστρικό χώρο δεν είναι τόσο απλός.

Η ενέργεια που απελευθερώνεται κατά την αντίδραση δύο ατόμων υδρογόνου για την παραγωγή ενός μορίου υδρογόνου στην αέρια φάση, θα ανάγκαζε το νέο μόριο να αποσυντεθεί. Ο σχηματισμός του είναι δυνατός χάρη στην ύπαρξη κόκκων σκόνης, που βρίσκονται στα μοριακά νέφη σε αναλογία περίπου ένα στα εκατό σε σύγκριση με τα σωματίδια αερίου.

Αυτοί οι κόκκοι είναι μια επιφάνεια άμορφου στερεού νερού, αφού τα μόρια του νερού συσσωρεύονται εκεί ένα προς ένα, είτε σχηματιζόμενα από οξυγόνο και υδρογόνο επί το κόκκου σκόνης ή προσκολλώμενα σε αυτόν ως έτοιμα μόρια νερού. Τα μόρια αυτά θα χρειαζόταν να θερμανθούν πολύ πάνω από τις τοπικές θερμοκρασίες των 10-100 K για να σχηματίσει το στερεό νερό τον κρυσταλλικό πάγο που γνωρίζουμε στη Γη.

Οι κόκκοι σκόνης μπορούν να διασπείρουν την ενέργεια της αντίδρασης όταν σχηματίζεται ένα μόριο υδρογόνου, αφήνοντας το νέο μόριο ανέπαφο. «Η διάχυση ενέργειας είναι πολύ σημαντική γιατί σημαίνει ότι μπορούν να προχωρήσουν απλές χημικές διαδικασίες», εξηγεί ο Masashi Tsuge, ο οποίος μελετά την επιστήμη των χαμηλών θερμοκρασιών στο Πανεπιστήμιο του Hokkaido στην Ιαπωνία. Τέτοιες αντιδράσεις είναι ιδιαίτερα σημαντικές μεταξύ ελεύθερων ριζών όπως η CH₂OH και η CH₃Ο, οι οποίες μπορούν να συνδυαστούν για να δώσουν μεθοξυμεθανόλη (CH₃OCH₂OH). Χωρίς τους κόκκους σκόνης, οι προσπάθειες να εξηγηθεί η προέλευση των εκατοντάδων διαφορετικών μορίων που παρατηρούνται στο διαστρικό χώρο από τη χημεία με υποθέσεις για καθαρά αέριες φάσεις, δε θα είχαν νόημα.

Ωστόσο, η παρουσία του νερού παρουσιάζει έναν άλλο γρίφο, επειδή το ενεργειακό φράγμα ενεργοποίησης που πρέπει να ξεπεραστεί για να σχηματιστούν τα μόρια του νερού είναι πολύ υψηλότερο από τις ενέργειες στις παγωμένες θερμοκρασίες ενός μοριακού νέφους. Αποδεικνύεται ότι ενώ το νερό είναι το πιο άφθονο μόριο σε αυτούς τους κόκκους σκόνης, σχηματίζεται μόνο χάρη στο φαινόμενο της κβαντικής σήραγγας (quantum tunelling), ένα φαινόμενο της κβαντικής μηχανικής που επιτρέπει μια μικρή αλλά πεπερασμένη πιθανότητα να συμβεί κάτι, ακόμη και όταν η ενέργεια που απαιτείται σύμφωνα με την κλασική φυσική δεν είναι διαθέσιμη.

Ο ρόλος του quantum tunelling στη χημεία μπορεί να προσδιοριστεί σε πειράματα παρατηρώντας αντιδράσεις καθώς η θερμοκρασία μειώνεται. Για τη συμβατική χημεία, ο ρυθμός αντίδρασης θα μειωθεί σταδιακά καθώς η θερμοκρασία μειώνεται καθώς λιγότερη ενέργεια είναι διαθέσιμη για την αντίδραση. Ωστόσο, η πιθανότητα παρατήρησης του φαινομένου της κβαντικής σήραγγας, εξαρτάται μόνο από την απόσταση και το μέγεθος των σωματιδίων. Έτσι, καθώς οι θερμοκρασίες μειώνονται σε ένα επίπεδο όπου τα κβαντικά φαινόμενα αρχίζουν να γίνονται σημαντικά, ο ρυθμός αντίδρασης σταθεροποιείται.

Αυτός είναι επίσης ο λόγος που, αν και η αναλογία του ρυθμού θερμικής αντίδρασης για το υδρογόνο είναι περίπου 1,4 φορές εκείνη του δευτερίου, ο ρυθμός αντίδρασης λόγω του φαινομένου της κβαντικής σήραγγας, θα ήταν εκατό ή και χίλιες φορές ταχύτερος επειδή το δευτέριο έχει διπλάσια μάζα σε σχέση με το υδρογόνο. Ως αποτέλεσμα, η σύγκριση των ρυθμών αντίδρασης με το δευτέριο στη θέση του υδρογόνου μπορεί να είναι ένας χρήσιμος δείκτης για το εάν το φαινόμενο της κβαντικής σήραγγας εμπλέκεται στην αντίδραση.

Περαιτέρω στοιχεία για το ρόλο του φαινομένου της κβαντικής σήραγγας στη χημεία έχουν προέλθει επίσης από αντιδράσεις που έχουν παρατηρηθεί πειραματικά σε θερμοκρασίες που είναι γνωστό ότι είναι πολύ χαμηλές για να ξεπεραστεί ο παράγοντας που έχει υπολογιστεί ότι είναι το εμπόδιο στην αντίδραση, όπως π.χ. την υδρογόνωση του μονοξειδίου του άνθρακα. Έτσι, μερικά από τα άλλα πιο άφθονα μόρια στους παγωμένους κόκκους, συμπεριλαμβανομένης της φορμαλδεΰδης και της μεθανόλης, οφείλουν επίσης την ύπαρξη τους στην κβαντική σήραγγα.

Η ασυνήθιστη στερεά αλλά άμορφη κατάσταση του νερού στην επιφάνεια του κόκκου σκόνης, έχει αντίκτυπο σε έναν άλλο κρίσιμο ρόλο που παίζουν οι παγωμένοι κόκκοι στη διαστρική χημεία. Καθώς τα αντιδρώντα προσροφώνται και παραμένουν στην επιφάνεια του κόκκου, ο χρόνος αλληλεπίδρασης μειώνεται, επιτρέποντας περισσότερο χρόνο για χημικές αντιδράσεις, αλλά πολλές από αυτές τις αντιδράσεις θα απαιτούσαν ένα επίπεδο κινητικότητας στην επιφάνεια του κόκκου, έτσι ώστε τα άτομα να μπορούν να διαχέονται προς άλλα άτομα με τα οποία ενδέχεται να αντιδράσουν. Η φύση της επιφάνειας του κόκκου και ο τρόπος που το άτομο προσκολλάται σε αυτή, έχει κρίσιμο αντίκτυπο στο τι μπορεί να κάνει εκεί.

Είναι σαφές ότι το υδρογόνο μπορεί να διαχέεται στην επιφάνεια αυτού του είδους κόκκων σκόνης ακόμη και στις χαμηλές θερμοκρασίες του διαστρικού χώρου, επειδή τα άτομα υδρογόνου είναι τόσο μικρά και συνδέονται ασθενώς με τον πάγο. Ωστόσο, η χημεία για τη δημιουργία όλων των οργανικών μορίων που έχουν παρατηρηθεί στο διαστρικό μέσο εξαρτάται από αντιδράσεις με άτομα άνθρακα.

Αρχικά οι επιστήμονες πίστευαν ότι τα άτομα άνθρακα μπορούσαν να κινούνται στην επιφάνεια των κόκκων σκόνης σε χαμηλές θερμοκρασίες. Στη συνέχεια, μεταγενέστεροι υπολογισμοί για το πώς ο άνθρακας θα προσκολληθεί στην επιφάνεια του άμορφου στερεού νερού - όπως για τη διερεύνηση του σχηματισμού υδροξυκαρβενίου ως ενδιάμεσης ένωσης για το σχηματισμό φορμαλδεΰδης μέσω του άνθρακα που αντιδρά με το νερό - είχαν προτείνει ότι το μήκος και η αντοχή του δεσμού θα ήταν παρόμοια με έναν ομοιοπολικό δεσμό.

Ουσιαστικά, το άτομο άνθρακα θα απορροφηθεί με χημικό τρόπο αμέσως, αφήνοντας ελάχιστο χώρο για κινητικότητα μέσω επιφανειακής διάχυσης στις θερμοκρασίες του διαστρικού χώρου. Έτσι, θα μπορούσε να αντιδράσει με ένα άλλο άτομο άνθρακα εκεί, μόνο εάν η αρχική χημική απορρόφηση τα τοποθετούσε δίπλα-δίπλα. Οι πιθανότητες όμως να παρατηρηθεί ικανού μεγέθους χημεία άνθρακα στους κόκκους σκόνης θα ήταν μάλλον ελάχιστες, εάν τα στοιχεία που αποδείκνυαν τη μικρή επιφανειακή διάχυση του άνθρακα ήταν αξιόπιστα.

«Το πρόβλημα είναι ότι και τα δύο σενάρια γράφτηκαν χωρίς πειραματική διασαφήνιση», λέει ο Tsuge. Για να διευθετηθεί η συζήτηση, αυτός και οι συνάδελφοι του συνδύασαν photostimulated desorption με resonance enhanced multiphoton ionisation, μια τεχνική που είχε ήδη αποδειχθεί χρήσιμη για τη μελέτη της διάχυσης μορίων ΟΗ σε κόκκους πάγου. Τοποθέτησαν μόρια νερού σε υπερψυχρό αλουμίνιο για να παράγουν την επιφάνεια του άμορφου πάγου και στη συνέχεια πρόσθεσαν μερικά άτομα άνθρακα, τα διέγειραν με ένα προσεκτικά συντονισμένο λέιζερ για να επιτύχουν την εκρόφηση τους και στη συνέχεια τα ιόνισαν, έτσι ώστε να μπορούν να ανιχνευθούν με ένα φασματόμετρο μάζας.

Μέσω φασματοφωτομετρίας μάζας μπόρεσαν να αποδείξουν ότι τα άτομα άνθρακα διαχέονται και συνδέονται με ένα άλλο, επειδή το μήκος κύματος για τον ιονισμό είναι συντονισμένο έτσι ώστε να ιονίζονται μόνο μεμονωμένα άτομα άνθρακα. Τα πειράματα τους έδειξαν ότι ο άνθρακας μπορεί να διαχέεται στις επιφάνειες των κόκκων σκόνης.

Με τις προσθετικές αντιδράσεις και τη χημεία του άνθρακα διαθέσιμα, γίνεται δυνατή η προσπάθεια περιγραφής της προέλευσης ορισμένων από τα πιο πολύπλοκα μόρια που παρατηρούνται στο διαστρικό χώρο, όπως αυτά που ανακαλύφθηκαν σε ένα μοριακό νέφος στον αστερισμό του Ταύρου, γνωστό ως TMC-1. Από τη μία πλευρά, οι συνθήκες του διαστρικού χώρου αλλάζουν σημαντικά τη σταθερότητα των μορίων, καθιστώντας τα λιγότερο πιθανό να διαλυθούν, καθώς «πληρούνται πολύ μοναδικές συνθήκες και πολύ λίγες δυνατότητες αντίδρασης», όπως λέει ο Guelin. «Αυτός είναι ο λόγος που όταν σχηματίζονται μόρια που θεωρούνται ασταθή στη Γη, μπορούν να επιβιώσουν για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα». Τα παραδείγματα περιλαμβάνουν το HCO+, το πρωτονιωμένο άζωτο (Ν₂H+), το CCH, το C₃Ν, και το C₄Η. Ωστόσο, ακόμη και σε σύγκριση με τον διαστρικό χώρο, το μοριακό νέφος TMC-1 στερείται ιδιαίτερα της ενέργειας και της χημείας της ύλης που ευδοκιμεί. Ωστόσο, δύο έρευνες,  συγκεκριμένα οι Gotham και Quijote, που χρησιμοποιούν το τηλεσκόπιο Green Bank 100m και το τηλεσκόπιο Yebes 40m, επέτρεψαν την ανακάλυψη όλων των ειδών μορίων άνθρακα μακριάς αλυσίδας και κυκλικών ενώσεων άνθρακα, χάρη στα μεγάλα μεγέθη των πιάτων που διαθέτουν αυτά τα τηλεσκόπια και των ευρυζωνικών, χαμηλού θορύβου, δεκτών, χαρακτηριστικά που επιτρέπουν εντυπωσιακές ευαισθησίες στις ραδιοσυχνότητες.

Μεταξύ των πρόσφατων ανακαλύψεων στο μοριακό νέφος TMC-1 τα τελευταία χρόνια, περιλαμβάνονται διάφορα κυκλικά μόρια με βάση τον άνθρακα, όπως ορθο-βενζόλιο (ΝΤΟ₆H₄), κυανοναφθαλίνια και μόρια που φέρουν πενταμελή δακτύλιο, όπως το ινδένιο (C₉H₈), και κυκλοπενταδιένια. Ένας τρόπος για να εξηγήσουμε πώς σχηματίζονται αυτά τα πιο πολύπλοκα μόρια είναι μέσω της διάσπασης ακόμη μεγαλύτερων μορίων που παράγονται γύρω από ένα καυτό αστέρι. Ωστόσο, ο Christopher Shingledecker, ένας θεωρητικός - υπολογιστικός μοριακός αστροφυσικός στο Benedictine College στις ΗΠΑ, εξηγεί ότι ενώ οι ατμόσφαιρες παλαιών, πλούσιων σε άνθρακα άστρων χαμηλής έως μέσης μάζας έχουν βρεθεί ότι έχουν αρκετά πλούσια χημικά αποθέματα, συμπεριλαμβανομένου του βενζολίου, η παρατήρηση του μορίων, ακόμη και τόσο πολύπλοκων όσο οι πολυκυκλικοί αρωματικοί υδρογονάνθρακες σε ψυχρά μοριακά νέφη, είναι πιο δύσκολο να εξηγηθεί από μηχανισμούς που συναντώνται σε αστρικές περιοχές. Τέτοια μεγάλα μόρια θα πρέπει λογικά να φωτοδιασπώνται προτού φτάσουν σε ένα ψυχρό μοριακό νέφος. Ως αποτέλεσμα, ένας αυξανόμενος αριθμός ειδικών ευνοεί μια εκδοχή γεγονότων, όπου πολύπλοκα μόρια σχηματίζονται σε μοριακά νέφη από τον συνδυασμό μικρότερων προδρόμων ουσιών. Το ερώτημα λοιπόν είναι ποιες είναι αυτές οι πρόδρομες ουσίες.

«Οι αντιδράσεις της αέριας φάσης στο διάστημα είναι σαν μια ακολουθία διμοριακών συγκρούσεων», επισημαίνει ο Ralf Kaiser, καθηγητής στο τμήμα χημείας στο Πανεπιστήμιο της Χαβάης στις ΗΠΑ. Με τόσο λίγα γύρω, οι πιθανότητες να έρθουν περισσότερα από δύο σωματίδια σε μια σύγκρουση στην αέρια φάση γίνονται εξαιρετικά σπάνιες, ακόμη και σε αστρονομικά χρονικά διαστήματα, οπότε η πρόκληση είναι στη συνέχεια να βρούμε δύο πιθανούς πρόδρομους για το εν λόγω μόριο, ώστε να σχηματιστεί μέσω των διαδικασιών της διαστρικής χημείας.

Υπολογισμοί που προσπάθησαν να δείξουν πώς συγκεκριμένοι πολυκυκλικοί αρωματικοί υδρογονάνθρακες μπορούν να σχηματιστούν από πρόδρομες ενώσεις βενζολίου και φαινυλίου, αντιμετώπισαν το εμπόδιο των πολύ χαμηλότερων συγκεντρώσεων των πρόδρομων ουσιών από αυτές που θα ήταν απαραίτητες για τον σχηματισμό των πολυκυκλικών αρωματικών υδρογονανθράκων που παρατηρήθηκαν. Ωστόσο, μια πιο πιθανή εξήγηση για την προέλευση αυτών των πολύπλοκων αρωματικών μορίων μπορεί να είναι οι ρίζες μεθυλίου (CH₃) που έχουν επίσης παρατηρηθεί στον διαστρικό χώρο στο κέντρο του γαλαξία μας και ορθο - βενζολίου. Ο Shingledecker, σε συνεργασία με ερευνητές από τις ΗΠΑ και την Ευρώπη με επικεφαλής τον Jordy Bouwman στο Πανεπιστήμιο του Κολοράντο στο Boulder των ΗΠΑ, συνδύασε πειράματα σε μεθύλιο και ορθο - βενζόλιο στο εργαστήριο Swiss Light Source με προσομοιώσεις που βοήθησαν στον καθορισμό των πιθανών προϊόντων από το συνδυασμό των δύο ενώσεων.

Η μελέτη αποκάλυψε ότι το ορθο - βενζόλιο μπορεί να παίξει σημαντικό ρόλο στη χημεία που παρατηρείται στο μοριακό νέφος TMC-1, καθώς, όπως επισημαίνει ο Shingledecker, «μεταξύ των γνωστών κυκλικών ενώσεων στο TMC 1, το ορθό - βενζόλιο μπορεί εύκολα να παράγει πιο πολύπλοκες ενώσεις πολύ αποτελεσματικά». Ειδικότερα, βοηθάει να εξηγηθούν οι παρατηρήσεις μορίων όπως τα φουλβεναλένιο, 1ECP και 2ECP. Αντιδράσεις που περιλαμβάνουν ορθο - βενζόλιο εξηγούν επίσης το σχηματισμό ινδενίου και πιθανώς κυανοκυκλοπενταδιενίων που έχουν παρατηρηθεί στο νέφος TMC-1, καθώς και άλλων κυκλικών και με υδρογονανθράκων με υποκατάσταση αζώτου, υπογραμμίζοντας πόσο σημαντικές θα ήταν αυτές οι αντιδράσεις στα ψυχρά διαστρικά μοριακά νέφη.

Άλλοι ερευνητές, όπως ο Kaiser και η Agnes Chang από το Εθνικό Πανεπιστήμιο Dong Hwa στην Ταϊβάν, έχουν ηγηθεί διαφόρων μελετών που εξετάζουν την πιθανότητα διαφορετικών χημικών αντιδράσεων στα νέφη αερίων του διαστρικού χώρου και επίσης στο σχηματισμένο πάγο των διαστρικών νανοσωματιδίων.

Μεταξύ αυτών των μελετών, ήταν ο συνδυασμός διοξειδίου του άνθρακα και αμμωνίας για την παραγωγή καρβαμικού οξέος (carbamic acid), το οποίο είναι ένα εξέχον συστατικό σε πολλές βιοχημείες, συμπεριλαμβανομένης της βιολογικής σύνθεσης σακχάρου από καρβαμιδικά άλατα στον κύκλο του Calvin και της σύνθεσης των νουκλεοβάσεων που σχηματίζουν τα νουκλεοτίδια και τελικά τα νουκλεϊκά οξύ στο DNA από καρβαμοϋλοφωσφίδιο (carbamoyl phosphate).

Και τα δύο πρόδρομα μόρια είναι πιθανώς υποψήφια για συμμετοχή σε διεργασίες διαστρικής χημείας, καθώς έχουν ανιχνευθεί σε διαστρικούς νέφη πάγου. Όπως επισημαίνει η Chang, υπεύθυνη για τους υπολογισμούς της μελέτης, «Ως βάση κατά Lewis θα περίμενε κανείς ότι η αμμωνία θα συνδυαστεί με το διοξείδιο του άνθρακα». Ωστόσο, για το συνδυασμό αυτό σε αέρια φάση, υπάρχει ένα ενεργειακό φράγμα των 199 kJ/mole, ισοδύναμο με θερμοκρασίες των 20.000 K, το οποίο δεν είναι διαθέσιμο στις θερμοκρασίες του διαστρικού χώρου.

Για να επαληθεύσουν τι θα μπορούσε να σχηματιστεί, οι ερευνητές παρακολούθησαν τα υπέρυθρα φάσματα των δύο χημικών ουσιών που εναποτέθηκαν σε ένα υπόστρωμα στους 5-10 Κ και θερμάνθηκαν με ταχύτητα 1 Κ/λεπτό. Τα φάσματα μαζί με εξελιγμένες μετρήσεις και υπολογισμούς φασματομετρίας μάζας μέσω φωτοϊονισμού, έδειξαν ότι οι αντιδράσεις ξεκίνησαν περίπου στους 39 Κ.

«Στον πάγο - με κάποιο τρόπο - το ενεργειακό φράγμα συρρικνώνεται και είναι πιο εύκολο να γίνει η αντίδραση», επισημαίνει η Chang. Αν και το χαμηλότερο φράγμα διευκολύνει επίσης τη διάσπαση της σχηματιζόμενης ένωσης στις πρόδρομες ουσίες, καθώς οι θερμοκρασίες αυξάνονται και το μόριο εξαχνώνεται από τον διαλύτη, βρήκαν ότι ήταν αρκετά σταθερό για να επιβιώσει στις υψηλότερες θερμοκρασίες των περιοχών σχηματισμού άστρων όπου μπορεί επίσης να σχηματιστούν πλανήτες.

Ο Kaiser επισημαίνει επίσης ότι αν και οι άνθρωποι συνήθως θεωρούν ότι οι δράσεις σε αυτά τα περιβάλλοντα οφείλονται στο νερό, στη μελέτη σύνθεσης καρβαμικού οξέος, ο διαλύτης είναι η αμμωνία στη συμπυκνωμένη (παγωμένη) φάση. «Αυτό είναι πολύ ενδιαφέρον, γιατί στη Γη η αμμωνία είναι αρκετά τοξική, αλλά στο διάστημα είναι πραγματικά απαραίτητη για να σχηματιστούν μόρια που πιθανώς εμπλέκονται στο πώς ξεκίνησε η ζωή», εξηγεί.

Παρόλο που ούτε το καρβαμικό οξύ ούτε το άλας του έχουν παρατηρηθεί ακόμη σε ένα μοριακό νέφος όπως το TMC-1 ή σε περιοχές σχηματισμού άστρων όπως η περιοχή SgrB2, οι Kaiser και Chang αναφέρουν στη μελέτη τους ότι είναι πολύ πιθανό για τηλεσκόπια όπως το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb ή η μεγάλη συστοιχία ραδιοτηλεσκοπίων (Large Millimeter Array) στην Atacama να επιτύχουν την ανίχνευση τους σε μελλοντικές έρευνες.

Ωστόσο, παρά την πρόοδο, κάποια ερωτήματα παραμένουν αναπάντητα, Αν συγκρίνουμε τη σχετική αφθονία θείου στο διάστημα και την αφθονία θείου στα μόρια που έχουν παρατηρηθεί στα μοριακά νέφη, φαίνεται να απουσιάζει σημαντική ποσότητα από τις παρατηρήσεις. Το πρόβλημα του θείου που λείπει έχει προσελκύσει ιδιαίτερο ενδιαφέρον επειδή, όπως επισημαίνει ο Tsuge, «τα μόρια που περιέχουν θείο είναι ζωτικής σημασίας για τη ζωή».

Οι επιστήμονες υποθέτουν ότι το θείο μάλλον υπάρχει σε μη ανιχνεύσιμες μορφές όπως το S₈, αλλά ενώ έχουν διατυπωθεί θεωρίες για το πώς θα μπορούσε να σχηματιστεί στο διαστρικό διάστημα, δεν υπάρχουν πειστικές πειραματικές αποδείξεις για αυτές τις θεωρίες μέχρι στιγμής.

Η επικάλυψη μεταξύ των μορίων που βρίσκονται στο διάστημα και εκείνων που συχνά θεωρούνται προβιοτικά ή αναπόσπαστα σε διαδικασίες της ζωής εδώ στη Γη έχει ενισχύσει τις εικασίες ότι προέρχονται από εξωγήινες μορφές ζωής. Αντί να συνυπολογίζονται τα οργανικά μόρια που παρατηρούνται σε διαφορετικούς τύπους μοριακών νεφών ως απομεινάρια εξωγήινης επιστήμης, η εργαστηριακή έρευνα και οι θεωρητικοί υπολογισμοί αποκαλύπτουν όλο και περισσότερο μια πιο πιθανή και πιθανώς πιο ενδιαφέρουσα προέλευση για όλες αυτές τις ουσίες με τη μορφή μιας εκπληκτικά πλούσιας διαστρικής χημείας, όπου τα αστρονομικά χρονικά διαστήματα, καθιστούν δυνατό το σχηματισμό πολύπλοκων ενώσεων σε τόσο χαμηλές πυκνότητες. Και αν μια τέτοια χημεία μπορεί να οδηγήσει στη ζωή στη Γη, ποιος ξέρει πού μπορεί να οδηγήσει σε άλλα μέρη του Σύμπαντος.

Με πληροφορίες από chemistryworld.com