Ṣúgà àkọ́kọ́ tí a rí láàárín ìràwọ̀ jẹ́ kẹ́místírì, kì í ṣe ìyè

Ṣúgà nínú spectrum rédíò

Ọ̀nà kan wà láti sọ ìtàn yìí tí ó fẹ́rẹ̀ẹ́ kọ ara rẹ̀: àwọn onímọ̀ sáyẹ́ǹsì rí ṣúgà ní ojú ọ̀run, nítorí náà àwọn ohun èlò ìyè wà níbi gbogbo. Ó máa ń fa ènìyàn mọ́ra, ṣùgbọ́n ó yára dé ìparí jù.

Èsì gidi náà ṣe kedere sí i, ó sì fani mọ́ra sí i. Nínú ìwé Nature Astronomy tuntun, Izaskun Jimenez-Serra, Juan Garcia de la Concepcion, Herma Cuppen àti àwọn alábàáṣiṣẹ́ wọn ròyìn pé wọ́n rí erythrulose nínú àyè tó wà láàárín àwọn ìràwọ̀. Erythrulose jẹ́ ketose tó ní kábọ́nù mẹ́rin: ṣúgà gidi ni, ó jẹ́ chiral, ó ní ìjẹ́pàtàkì nínú àwọn ọ̀nà kẹ́míkà tó lè wá ṣáájú ìyè, ó sì kéré tó láti wá a nípasẹ̀ spectrum yíyípo molíkúlù rẹ̀.

Àmì náà wá láti G+0.693−0.027, ìkùukùu molíkúlù kan nítòsí Àárín Galaxy, ní ìjìnnà tó nǹkan bí kiloparsec 8.2. Ẹgbẹ́ náà lo ìwádìí rédíò tó gbòòrò, tó sì ní ìfarabalẹ̀ gíga láti inú awò awòràwọ̀ Yebes 40 m àti IRAM 30 m, tó bo ju GHz 91 lọ káàkiri àwọn fèrèsé afẹ́fẹ́ mm 7, mm 3 àti mm 2. Wọ́n fi àwọn ìlà rédíò tí wọ́n rí wé dátà yíyípo erythrulose láti yàrá ìdánwò, wọ́n fi àwòṣe ṣe ìṣirò ìtújáde rẹ̀, lẹ́yìn náà wọ́n béèrè bóyá kẹ́místírì yìnyín láàárín ìràwọ̀ lè dá iye tó pọ̀ tó sílẹ̀.

Èyí ni ohun pàtàkì tí ìwádìí náà sọ: molíkúlù ṣúgà gidi lè dá sílẹ̀, ó sì lè dúró nínú àyíká tútù láàárín ìràwọ̀ débi pé a lè rí i láti Ayé. Kò sọ pé àwọn onímọ̀ ìràwọ̀ rí ìyè, RNA, tàbí ṣíbí ṣúgà tó ń léfòó láàárín ìràwọ̀.

Ohun tí àwọn olùkọ̀wé ṣe

• Wọ́n lo spectrum rédíò tó gbòòrò ti ìkùukùu molíkúlù G+0.693−0.027 ní Àárín Galaxy láti inú awò awòràwọ̀ Yebes 40 m àti IRAM 30 m.
• Wọ́n wá erythrulose pẹ̀lú dátà yíyípo molíkúlù tuntun láti yàrá ìdánwò; láìsí dátà náà, wọn kò lè dá àwọn ìlà ojú ọ̀run mọ̀ pẹ̀lú ìgbẹ́kẹ̀lé.
• Wọ́n fi MADCUBA-SLIM ṣe àwòṣe spectrum náà lábẹ́ agbègbè thermodynamic equilibrium, nígbà tí wọ́n tún ka ju eya molíkúlù 180 tí a ti dá mọ̀ nínú ìkùukùu tó ní ọ̀pọ̀ ìlà yìí sí.
• Wọ́n dojú kọ àwọn àmì erythrulose tó mọ́lẹ̀ jù, tí kò sì darapọ̀ pẹ̀lú àwọn ìlà mìíràn púpọ̀.
• Wọ́n fi erythrulose wé molíkúlù tó ní ìbáṣepọ̀ pẹ̀lú rẹ̀: glycolaldehyde, ethylene glycol, glyceraldehyde, dihydroxyacetone àti glycerol.
• Wọ́n kọ àwòṣe quantum chemistry àti kinetic Monte Carlo fún bí erythrulose ṣe lè dá sílẹ̀ lórí patikulu eruku tó ní yìnyín láàárín ìràwọ̀.

Ohun tí wọ́n rí

• Wíwá tó dúró lórí ọ̀pọ̀ ìlà. Ìwé náà dá àkójọpọ̀ ìlà erythrulose 12 mọ̀, tó dúró fún ìyípadà molíkúlù 17. Mẹ́fà nínú àkójọpọ̀ ìlà náà, tó dúró fún ìyípadà mẹ́sàn-án, ni wọ́n pín sí àwọn tí kò fi bẹ́ẹ̀ darapọ̀ mọ́ ìlà mìíràn, pẹ̀lú ìdálẹ́nu tó kù ní 25% tàbí kéré sí i.
• Molecule tó tutù, tí àmì rẹ̀ sì rọ̀. Ìṣirò LTE fúnni ní òtútù ìmóríyá $11.3 \pm 1.8$ K àti column density $(8.7 \pm 0.8) \times 10^{13}$ cm⁻², pẹ̀lú àárín iyára 69 km/s àti fífẹ̀ ìlà 22 km/s.
• Iye kékeré tí a lè díwọ̀n. Iye erythrulose tí wọ́n ṣírò jẹ́ $(6.4 \pm 0.6) \times 10^{-10}$ ní ìfiwé pẹ̀lú H₂.
• Àwọn ṣúgà tó kúrú kò fara hàn. Àwọn ṣúgà kábọ́nù mẹ́ta tó jọ ọ́, glyceraldehyde àti dihydroxyacetone, kò fara hàn; ààlà òkè wọn jẹ́ ≤$4 \times 10^{-11}$ àti ≤$7 \times 10^{-11}$. Nítorí náà, erythrulose dà bí ẹni pé ó pọ̀ ju àwọn ṣúgà C3 wọ̀nyí lọ ní ó kéré tán ìlọ́po 8–17 nínú orísun yìí.
• Wọ́n sọ àríyànjiyàn nípa ìbámu àròtẹ́lẹ̀ kedere. Fún àwọn àmì mẹ́fà tí kò fi bẹ́ẹ̀ darapọ̀, àwọn olùkọ̀wé ṣírò pé àǹfààní tí ìlà yóò bá ara wọn mu lásán jẹ́ 0.2%. Kódà bí wọ́n bá lo ìlà mẹ́ta tàbí mẹ́rin tí kò darapọ̀ nìkan, wọ́n ròyìn ìpele ìgbẹ́kẹ̀lé 95.2% àti 98.3%.
• Kẹ́místírì náà ní ọ̀nà tó ṣeé ṣe. Àwòṣe náà dá erythrulose sílẹ̀ lórí yìnyín omi tí kò ní ìṣètò crystal láti inú eya C2 kékeré méjì tó ti pọ̀ nínú ìkùukùu náà: glycolaldehyde àti ethylene glycol. Àwọn simulation tó sún mọ́ ọ jù bá methanol, glycolaldehyde, ethylene glycol àti erythrulose mu láàárín ìyàtọ̀ ìlọ́po márùn-ún, bí ó tilẹ̀ jẹ́ pé wọ́n dá ṣúgà C3 tí a kò rí sílẹ̀ ju bó ṣe yẹ lọ ní nǹkan bí ìlọ́po 25–70.

Ìdí tí èyí kì í ṣe “ṣúgà ní ojú ọ̀run” lásán

Àwọn àkọlé ìròyìn ìmọ̀ ìràwọ̀ tẹ́lẹ̀ ti pe glycolaldehyde ní “ṣúgà tó rọrùn jù” nígbà míì. Ó ní ìbáṣepọ̀ kẹ́míkà pẹ̀lú ṣúgà, ó sì ṣe pàtàkì fún kẹ́místírì tó lè wá ṣáájú ìyè, ṣùgbọ́n ìwé náà ṣọ́ra nípa ìyàtọ̀ náà: glycolaldehyde jẹ́ hydroxyaldehyde, kì í ṣe saccharide gidi. Erythrulose yàtọ̀. Ó jẹ́ monosaccharide àti ketose, àwọn olùkọ̀wé sì ṣàlàyé rẹ̀ gẹ́gẹ́ bí ṣúgà àkọ́kọ́ tí a ròyìn nínú àyè láàárín ìràwọ̀.

Èyí ṣe pàtàkì nítorí pé kẹ́místírì ìpilẹ̀ṣẹ̀ ìyè sábà máa ń ní láti gbà pé ṣúgà ti wà gẹ́gẹ́ bí ohun ìbẹ̀rẹ̀. A ti rí ribose àti glucose nínú meteorite àti nínú àpẹẹrẹ asteroid Bennu, èyí tó dábàá pé díẹ̀ lára ṣúgà lè wá láti òde Ayé. Ṣùgbọ́n rírí molíkúlù tó ní ìbáṣepọ̀ pẹ̀lú ṣúgà nínú meteorite kò dọ́gba pẹ̀lú rírí ṣúgà nínú gaasi àti eruku láàárín ìràwọ̀. Ìwé yìí lọ sí ìpele kan tó ṣáájú nínú ọ̀wọ́ náà: ṣáájú àwọn ohun kékeré ojú ọ̀run, ṣáájú meteorite, ṣáájú pílánẹ́ẹ̀tì.

Èsì náà tún jẹ́ ohun àjèjì nínú kẹ́místírì ní ọ̀nà tó wúlò. Nígbà gbogbo, bí àwọn ìdílé kẹ́míkà láàárín ìràwọ̀ bá ń fi atom kábọ́nù kún ara wọn, àwọn molíkúlù tó tóbi máa ń dín kù gan-an. Níhìn-ín, wọ́n rí ṣúgà tó ní kábọ́nù mẹ́rin, ṣùgbọ́n wọn kò rí àwọn ṣúgà kábọ́nù mẹ́ta tó jọ ọ́. Àwọn olùkọ̀wé sọ pé ọ̀nà ìparun àti ìdásílẹ̀ lórí patikulu yìnyín lè mú kí erythrulose pọ̀ sí i ní ìfiwé pẹ̀lú àwọn mìíràn nínú àyíká yìí.

Ohun tí èyí kò fi múlẹ̀

• Kò fi ìyè ní ojú ọ̀run hàn. Molecule ṣúgà jẹ́ kẹ́místírì tó lè wá ṣáájú ìyè, kì í ṣe ìyè.
• Kò fi ribose, RNA tàbí DNA hàn. Erythrulose lè yí padà sí aldose tó ní ìbáṣepọ̀ pẹ̀lú rẹ̀ lábẹ́ ipò omi, ó sì lè kópa nínú àwọn ọ̀nà kẹ́míkà tó lè wá ṣáájú ìyè, ṣùgbọ́n kì í ṣe ṣúgà tó di òpó ìkọ́lé RNA.
• Kò fi yíyan “ọwọ́” molíkúlù kan nínú ohun alààyè hàn. Erythrulose jẹ́ chiral, ṣùgbọ́n wíwá pẹ̀lú rédíò yìí dá molíkúlù náà mọ̀ nìkan; kò díwọ̀n enantiomeric excess, kò sì fi hàn pé “ọwọ́” molíkúlù kan pọ̀ ju èkejì lọ.
• Kò fi múlẹ̀ pé molíkúlù yìí dé Ayé ìgbà àkọ́kọ́. Ìwé náà jíròrò bí àwọn ohun kékeré ojú ọ̀run ṣe lè gbé e wá, ṣùgbọ́n èyí jẹ́ ìtẹ̀síwájú ìtumọ̀ láti inú iye molíkúlù, kẹ́místírì meteorite àti ìtàn Ètò Oòrùn.
• Kò túmọ̀ sí pé a ti yanjú ìṣòro “ìpilẹ̀ṣẹ̀ ìyè.” Pípèsè ẹ̀ka molíkúlù kan kò dọ́gba pẹ̀lú kíkó metabolism, ìmúra-ẹni-ṣe tàbí sẹẹli jọ.
• Kò mú àìdájú kúrò nínú ìṣòro wíwá náà. Ẹ̀rí náà lágbára, ṣùgbọ́n orísun náà ní ọ̀pọ̀ ìlà, ìwé náà sì lo ìsapá gidi lórí bí àwọn ìlà ṣe darapọ̀ nítorí pé ibẹ̀ ni ìdánimọ̀ èké ti lè ṣẹlẹ̀.
• Kò sọ àfojúsùn iye tó dé Ayé di ìwọ̀n gidi. Ìwé náà ṣírò pé nǹkan bí (0.5–50) × $10^{9}$ kg erythrulose lè ti dé Ayé ìgbà àkọ́kọ́ ní àkókò Late Heavy Bombardment, ṣùgbọ́n iye náà dúró lórí ọ̀pọ̀ àròyé, àwọn olùkọ̀wé sì sọ pé àwọn onímọ̀ ti béèrè ìbéèrè nípa àlàyé ìkọlù ọ̀pọ̀lọpọ̀ náà fúnra rẹ̀.

Báwo ni ẹ̀rí náà ṣe lágbára tó?

Wíwá náà kì í ṣe ìlà kan ṣoṣo tí wọ́n fi ìtàn kún. Ó dúró lórí spectroscopy yàrá ìdánwò, ìwádìí rédíò tó gbòòrò, ọ̀pọ̀ ìyípadà molíkúlù ní frequency àti iyára tó tọ́, àwòṣe ìlà tó ní ìṣirò, àti ìtúpalẹ̀ kedere ti ìdàpọ̀ ìlà. Àwọn àmì mẹ́fà tí kò fi bẹ́ẹ̀ darapọ̀ ni ìpìlẹ̀ ọ̀ràn náà; àwọn ìlà tó kù àti àwòṣe gbogbo rẹ̀ fi ìbámu kún un. Fún ìkùukùu molíkúlù tó díjú, ọ̀nà wíwá tó lágbára ni èyí.

Apá tó rọ̀ kì í ṣe dídá molíkúlù náà mọ̀, bí kò ṣe ìtumọ̀ tó gbòòrò nípa ìpilẹ̀ṣẹ̀ ìyè. Àwòṣe kẹ́míkà fi hàn pé erythrulose lè dá sílẹ̀ lórí patikulu yìnyín láti inú molíkúlù kékeré, iye tí wọ́n rí sì wà nínú àlà gbòòrò tó yẹ. Ṣùgbọ́n àwòṣe náà ṣì ń dá àwọn ṣúgà C3 tí a kò rí sílẹ̀ ju bó ṣe yẹ lọ, kò sì tọpa gbogbo ọ̀nà láti yìnyín láàárín ìràwọ̀ sí àkójọpọ̀ ìhùwàsí kẹ́míkà lórí Ayé ìgbà àkọ́kọ́. Afárá láti “molíkúlù yìí wà ní ojú ọ̀run” sí “molíkúlù yìí ran ìyè lọ́wọ́ láti bẹ̀rẹ̀” ṣeé ṣe, ṣùgbọ́n a kò fi múlẹ̀.

Nítorí náà, ipò tó ṣe kedere ni: wíwá astrochemistry tó lágbára; ọ̀nà kẹ́míkà ìdásílẹ̀ tó ṣeé ṣe; ìjẹ́pàtàkì fún ìyè tó ṣì jẹ́ àròyé.

Ìdí tí ó fi ṣe pàtàkì

Kẹ́místírì tó lè wá ṣáájú ìyè ní ìṣòro pípèsè ohun ìbẹ̀rẹ̀. Díẹ̀ lára àwọn molíkúlù tí a ń lò nínú àlàyé ìpilẹ̀ṣẹ̀ ìyè kò rọrùn láti dá sílẹ̀ ní iye tó wúlò lábẹ́ àwọn ipò Ayé ìgbà àkọ́kọ́ tó rọrùn. Ọ̀nà kan láti dín ìṣòro náà kù ni kí wọ́n dé láti òde: comet, asteroid àti meteorite ń gbé molíkúlù tí ó dá sílẹ̀ ṣáájú, ní àyíká tó tutù, tó sì ṣàjèjì sí i, wá.

Ìwé yìí fún èrò náà ní orísun ìbẹ̀rẹ̀ tó ṣe kedere sí i. Ó sọ pé ó kéré tán ṣúgà gidi kan lè dá sílẹ̀ nínú àyè láàárín ìràwọ̀ fúnra rẹ̀, kí ohun náà tó di mímú sínú àwọn ohun kékeré ojú ọ̀run. Èyí kò mú kí ìyè di ohun tí kò lè má ṣẹlẹ̀. Ó fi hàn pé àkójọpọ̀ ohun kẹ́míkà ìbẹ̀rẹ̀ kò mọ sí Ayé nìkan: díẹ̀ lára kẹ́místírì tó yẹ lè bẹ̀rẹ̀ kí pílánẹ́ẹ̀tì tó wà.

Ìtàn tó dára jù kì í ṣe pé “àwọn ohun èlò ìyè wà níbi gbogbo.” Ó kéré sí i: ìkùukùu molíkúlù tútù kan nítòsí Àárín Galaxy ní ṣúgà chiral tí a lè rí, kẹ́místírì tó ń dá a sílẹ̀ sì lè ṣiṣẹ́ lórí patikulu eruku tó ní yìnyín. Èyí ti tó.

Àkótán tó ṣe kedere

Àwọn onímọ̀ ìràwọ̀ ròyìn wíwá molíkúlù ṣúgà gidi àkọ́kọ́ nínú àyè láàárín ìràwọ̀: erythrulose, ketose chiral tó ní kábọ́nù mẹ́rin, nínú ìkùukùu Àárín Galaxy G+0.693−0.027. Ẹ̀rí náà wá láti inú ọ̀pọ̀ ìyípadà rédíò tí awò awòràwọ̀ Yebes 40 m àti IRAM 30 m rí, tí wọ́n fi wé dátà spectrum yàrá ìdánwò, tí àwòṣe ìdásílẹ̀ lórí patikulu eruku tó ní yìnyín sì tì lẹ́yìn. Èsì náà ṣe pàtàkì nítorí pé ó fi hàn pé irú kẹ́místírì ṣúgà kan tó lè wá ṣáájú ìyè lè ṣẹlẹ̀ kí pílánẹ́ẹ̀tì àti meteorite tó dá sílẹ̀. Kì í ṣe ìyè, ribose tàbí RNA, kò sì fi hàn pé irú molíkúlù bẹ́ẹ̀ ló bẹ̀rẹ̀ ìyè lórí Ayé. Ó jẹ́ wíwá astrochemistry tó lágbára pẹ̀lú ìtumọ̀ tó ní ìṣọ́ra, tó sì ní ààlà: ojú ọ̀run lè dá ọ̀pọ̀ sí i nínú àkójọpọ̀ kẹ́míkà tó lè wá ṣáájú ìyè ju bí a ti mọ̀ tẹ́lẹ̀ lọ.