Ett internationellt forskarlag under ledning från
universitetet i Bern har använt observationsbaserad datormodellering för att
hitta en förklaring till hur makromolekyler på kort tid kan bildas i skivor av
gas och stoft runt unga stjärnor.
Organiska
makromolekyler betraktas som livets byggstenar då de är av avgörande betydelse
för den för livet viktiga sammansättningen av kol och kväve i jorden.
Planetforskare har länge antagit att de organiska makromolekyler som gör jorden
lämplig för liv kommer från så kallade kondriter. Steniga byggstenar som jorden
bildades av för cirka 4,6 miljarder år sedan och som vi kallar meteoriter.
Kondriter bildas i de tidiga stadierna genom att
stoft och små partiklar ansamlas i den protoplanetära skiva som bildas runt en
ung stjärna. Men hittills har frågan varit hur makromolekyler bildades i denna sten.
Forskare under ledning av Niels Ligterink
presenterar nu en förklaring till detta i en studie som just publicerats i
Nature Astronomy. Ligterink, studiens huvudförfattare, arbetade vid
avdelningen för rymdforskning och planetvetenskap vid universitetet i Bern fram
till slutet av juni 2024 och är nu biträdande professor vid det tekniska
universitetet i Delft."Makromolekylär materia som sådan är förklaringen till jordens sammansättning av kol och kväve och skapade förutsättningar för
liv", förklarar Ligterink. Än så länge har det dock inte varit klarlagt
var i rymden denna makromolekylära materia bildas.
I den aktuella studien har forskargruppen, som satts
samman av Ligterink, kombinerat två redan kända fenomen i sin modell. Det
första är fenomenet att det i stoftskivan som kretsar kring en ung stjärna
finns områden där stoft och is ansamlas. I en sådan stoft- eller isfälla förblir
det isiga stoftet inte stillastående, utan är i rörelse och viktiga
mekanismer för bildandet av så kallade planetesimaler, föregångare till byggstenar för planeter, äger rum.
Det andra fenomenet handlar om kraftig bestrålning,
till exempel av kosmisk strålning från stjärnor och av enkla isblandningar. Laboratorieforskning har
visat att mycket komplexa molekyler med hundratals atomer i storlek kan bildas
genom bestrålning. Dessa molekyler innehåller mestadels kolatomer och kan
jämföras med svart sot och grafen.
Om det som forskarna antog fanns stoftfällor som
också utsattes för intensivt stjärnljus, skulle organiska makromolekyler mycket
väl kunna bildas där. För att testa sin hypotes ställde forskarna upp en modell
som gjorde det möjligt att beräkna olika förhållanden. Modellen visade
att under rätt förhållanden är det möjligt att det bildas makromolekyler på bara
några decennier. – Vi hade naturligtvis förväntat oss det här resultatet, men
det var en trevlig överraskning att det var så uppenbart, beskriver
forskningsledaren Ligterink. – Jag hoppas att forskningen kommer att ägna mer
uppmärksamhet åt hur tung strålning påverkar komplexa kemiska processer. De flesta
forskare fokuserar på relativt små organiska molekyler med några tiotal atomer
i storlek, medan kondriter, byggstenarna för planeter, mest innehåller stora
makromolekyler.
Studien publicerades som The rapid formation of macromolecules in irradiated ice of
protoplanetary disk dust traps. By: Niels F.W. Ligterink, Paola Pinilla,
Nienke van der Marel, Jeroen Terwisscha van Scheltinga, Alice S. Booth, Conel
M. O’D. Alexander, My E.I. Riebe. In: Nature Astronomy.
Bild wikipedia på en makromolekyl (vilket betyder en stor molekyl) i detta
fall Molekylstrukturen av hemoglobin. Ett protein som finns i röda blodkroppar
hos människan och många djur.
