Sólin Sólin Rís 08:57 • sest 18:26 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 16:39 • Sest 09:49 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 06:12 • Síðdegis: 18:32 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 00:01 • Síðdegis: 12:30 í Reykjavík

Finnast lífræn efnasambönd annars staðar en á jörðinni?

Ágúst Kvaran

Upprunalegu spurningarnar voru þessar:
Finnast lífræn efnasambönd annars staðar en á jörðinni? Ef svo er, hver er þá uppruni þeirra?

Stutta svarið við fyrri spurningunni er einfaldlega já. Nánari skýringar og svör við báðum spurningunum fylgja hér á eftir. Enn frekari skýringar er að finna í meðfylgjandi heimildum.

Lífrænar sameindir annars staðar en á jörðinni.

Lífrænar sameindir hafa fundist víða í alheimi, svo sem í geimskýi eða geimryki sem stjörnur geta myndast úr, í umhverfi stjarna á ýmsum þróunarstigum sem og í halastjörnum og loftsteinum, svo nokkuð sé nefnt.[1]

Greining á lífrænum efnum í fjarlægum geimskýjum og í umhverfi stjarna, sem og í halastjörnum byggir á mælingum með hágæða litrófsgreinitækjum.[2] Tækin greina ýmist útgeislun frá viðkomandi sameindum eða gleypni þeirra á fjarlægari geislun utan úr geimnum. Litróf slíkra útgeislana eða ljósgleypni háð bylgjulengdum rafsegulbylgna, er mismunandi eftir sameindum og þekkt út frá mælingum í rannsóknarstofum. Þannig er ákveðið litróf (útgeislun eða gleypni sem hlutfall af bylgjulengd) og magn þess vísbending um hvaða sameindir er að ræða og í hve miklu magni þær eru. Þannig hefur verið unnt að greina fjölmargar sameindir, hvort sem þær eru lífrænar eða ólífrænar, víða í alheimi.[3] Auk þess hafa lífrænar sameindir greinst með hefðbundnum efnagreiningum í loftsteinum sem ratað hafa til jarðar[4] og í geimrykögnum í andrúmslofti jarðar.[5]

Mynd af geimskýi sem kallað hefur verið stólpar sköpunarinnar (e. Pillars of Creation). Geimskýið er innan okkar vetrarbrautar, í um 7000 ljósára fjarlægð frá jörðu. Myndin er unnin upp úr litrófsgögnum frá James Webb-sjónaukanum. Skýið samanstendur af efni á gaskenndu formi (e. gas) og efnisögnum á föstu formi (geimryk) og getur verið undanfari stjörnumyndunar. Í slíkum geimskýjum geta skapast kjöraðstæður fyrir myndun lífrænna efna.

Uppruni lífrænna sameinda í alheimi.

Lífræn efni einkennast af því að sameindir þeirra innihalda kolefnisatóm (C) tengd vetnisatómum (H), það er innihalda svonefnd C-H tengi. Annað megineinkenni stærri lífrænna sameinda er að þær samanstanda af tengjum milli C-atóma, sem ýmist geta verið eitt (C-C), tvö (C=C) eða þrjú (C≡C) auk C-H tengja en alls geta C-atómin myndað fjögur tengi á margvíslegan hátt sem er lykillinn að miklum fjölbreytileika lífrænna efna. Næst algengust á eftir C- og H-atómum í lífrænum sameindum eru súrefnis- (O) og köfnunarefnisatóm (N).

Talið er að vetnisatómin, ásamt ögn af léttustu atómum og jónum lotukerfisins, hafi orðið til á fyrstu stigum þenslu og kólnunar alheimsins, eða innan um það bil 380.000 árum frá Miklahvelli (e. Big Bang), á undan myndun stærri atóma á borð við C, N og O, sem hafi orðið til síðar við kjarnasamruna inni í stjörnum.[6] Á seinni þróunarstigum stjarna losna þau atóm frá innra borði stjarnanna út til yfirborðsins og geta síðan orðið hluti af geimskýi, þar sem myndun sameinda við samruna atóma og/eða jóna getur síðan átt sér stað. Álitið er að slík efnahvörf gerist ýmist við samruna einda á yfirborði rykagna (geimryk) eða við árekstra í lofti.[7]

Jónun einda fyrir tilstilli geimgeisla og útfjólublárrar geislunar er þýðingamikil í þessu ferli vegna þess að efnahvörf jóna eru mun hraðari en efnahvörf óhlaðinna agna. Þannig er talið að kolefnisjónin (C+) gegni mikilvægu hlutverki í myndun stærri lífrænna efna. Áhersla er lögð á að afla upplýsinga með tilraunum í rannsóknarstofum og líkanreikningum víða um heim til að varpa betur ljósi á ferli myndunar sameinda í alheimi. Samkvæmt litrófsmælingum greinast sífellt stærri lífrænar sameindir í alheimi, allt upp í sameindir með 70 kolefnisatómum.[8] Þá hafa lífrænar sameindir amínósýra, sem mikilvægar eru fyrir lífríki jarðar, greinst bæði með litrófsmælingum[9] og í loftsteinum,[10] en amínósýrur eru grunneiningar prótína og lífhvata (e. enzymes).

Tilvísanir:
  1. ^ https://www.cambridge.org/core/services/aop-cambridge-core/content/view/2B9F1BB59591EA71511A1DC951D5CCFF/S1743921308021078a.pdf/organic-matter-in-space-an-overview.pdf. (Sótt 6.02.2024).
  2. ^ Sjá svar við spurningunni: Hvernig virkar litrófsgreinir?
  3. ^ https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_interstellar_and_circumstellar_molecules. (Sótt 6.02.2024).
  4. ^ https://www.nasa.gov/solar-system/key-building-block-for-organic-molecules-discovered-in-meteorites/. (Sótt 6.02.2024).
  5. ^ https://nap.nationalacademies.org/read/11860/chapter/4. (Sótt 6.02.2024).
  6. ^ https://en.wikipedia.org/wiki/Atom. (Sótt 6.02.2024).
  7. ^ Sama heimild og í nr. 5.
  8. ^ Sama heimild og í nr. 3.
  9. ^ Sama heimild og í nr. 3.
  10. ^ https://phys.org/news/2020-03-protein-meteorite.html. (Sótt 6.02.2024). (Sótt 6.02.2024).

Aðrar heimildir:

Mynd:

Höfundur

Ágúst Kvaran

prófessor emeritus í eðlisefnafræði við HÍ

Útgáfudagur

13.2.2024

Spyrjandi

Vésteinn Valgarðsson

Tilvísun

Ágúst Kvaran. „Finnast lífræn efnasambönd annars staðar en á jörðinni?“ Vísindavefurinn, 13. febrúar 2024. Sótt 23. febrúar 2024. http://visindavefur.is/svar.php?id=23345.

Ágúst Kvaran. (2024, 13. febrúar). Finnast lífræn efnasambönd annars staðar en á jörðinni? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=23345

Ágúst Kvaran. „Finnast lífræn efnasambönd annars staðar en á jörðinni?“ Vísindavefurinn. 13. feb. 2024. Vefsíða. 23. feb. 2024. <http://visindavefur.is/svar.php?id=23345>.

Chicago | APA | MLA

Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

Finnast lífræn efnasambönd annars staðar en á jörðinni?
Upprunalegu spurningarnar voru þessar:

Finnast lífræn efnasambönd annars staðar en á jörðinni? Ef svo er, hver er þá uppruni þeirra?

Stutta svarið við fyrri spurningunni er einfaldlega já. Nánari skýringar og svör við báðum spurningunum fylgja hér á eftir. Enn frekari skýringar er að finna í meðfylgjandi heimildum.

Lífrænar sameindir annars staðar en á jörðinni.

Lífrænar sameindir hafa fundist víða í alheimi, svo sem í geimskýi eða geimryki sem stjörnur geta myndast úr, í umhverfi stjarna á ýmsum þróunarstigum sem og í halastjörnum og loftsteinum, svo nokkuð sé nefnt.[1]

Greining á lífrænum efnum í fjarlægum geimskýjum og í umhverfi stjarna, sem og í halastjörnum byggir á mælingum með hágæða litrófsgreinitækjum.[2] Tækin greina ýmist útgeislun frá viðkomandi sameindum eða gleypni þeirra á fjarlægari geislun utan úr geimnum. Litróf slíkra útgeislana eða ljósgleypni háð bylgjulengdum rafsegulbylgna, er mismunandi eftir sameindum og þekkt út frá mælingum í rannsóknarstofum. Þannig er ákveðið litróf (útgeislun eða gleypni sem hlutfall af bylgjulengd) og magn þess vísbending um hvaða sameindir er að ræða og í hve miklu magni þær eru. Þannig hefur verið unnt að greina fjölmargar sameindir, hvort sem þær eru lífrænar eða ólífrænar, víða í alheimi.[3] Auk þess hafa lífrænar sameindir greinst með hefðbundnum efnagreiningum í loftsteinum sem ratað hafa til jarðar[4] og í geimrykögnum í andrúmslofti jarðar.[5]

Mynd af geimskýi sem kallað hefur verið stólpar sköpunarinnar (e. Pillars of Creation). Geimskýið er innan okkar vetrarbrautar, í um 7000 ljósára fjarlægð frá jörðu. Myndin er unnin upp úr litrófsgögnum frá James Webb-sjónaukanum. Skýið samanstendur af efni á gaskenndu formi (e. gas) og efnisögnum á föstu formi (geimryk) og getur verið undanfari stjörnumyndunar. Í slíkum geimskýjum geta skapast kjöraðstæður fyrir myndun lífrænna efna.

Uppruni lífrænna sameinda í alheimi.

Lífræn efni einkennast af því að sameindir þeirra innihalda kolefnisatóm (C) tengd vetnisatómum (H), það er innihalda svonefnd C-H tengi. Annað megineinkenni stærri lífrænna sameinda er að þær samanstanda af tengjum milli C-atóma, sem ýmist geta verið eitt (C-C), tvö (C=C) eða þrjú (C≡C) auk C-H tengja en alls geta C-atómin myndað fjögur tengi á margvíslegan hátt sem er lykillinn að miklum fjölbreytileika lífrænna efna. Næst algengust á eftir C- og H-atómum í lífrænum sameindum eru súrefnis- (O) og köfnunarefnisatóm (N).

Talið er að vetnisatómin, ásamt ögn af léttustu atómum og jónum lotukerfisins, hafi orðið til á fyrstu stigum þenslu og kólnunar alheimsins, eða innan um það bil 380.000 árum frá Miklahvelli (e. Big Bang), á undan myndun stærri atóma á borð við C, N og O, sem hafi orðið til síðar við kjarnasamruna inni í stjörnum.[6] Á seinni þróunarstigum stjarna losna þau atóm frá innra borði stjarnanna út til yfirborðsins og geta síðan orðið hluti af geimskýi, þar sem myndun sameinda við samruna atóma og/eða jóna getur síðan átt sér stað. Álitið er að slík efnahvörf gerist ýmist við samruna einda á yfirborði rykagna (geimryk) eða við árekstra í lofti.[7]

Jónun einda fyrir tilstilli geimgeisla og útfjólublárrar geislunar er þýðingamikil í þessu ferli vegna þess að efnahvörf jóna eru mun hraðari en efnahvörf óhlaðinna agna. Þannig er talið að kolefnisjónin (C+) gegni mikilvægu hlutverki í myndun stærri lífrænna efna. Áhersla er lögð á að afla upplýsinga með tilraunum í rannsóknarstofum og líkanreikningum víða um heim til að varpa betur ljósi á ferli myndunar sameinda í alheimi. Samkvæmt litrófsmælingum greinast sífellt stærri lífrænar sameindir í alheimi, allt upp í sameindir með 70 kolefnisatómum.[8] Þá hafa lífrænar sameindir amínósýra, sem mikilvægar eru fyrir lífríki jarðar, greinst bæði með litrófsmælingum[9] og í loftsteinum,[10] en amínósýrur eru grunneiningar prótína og lífhvata (e. enzymes).

Tilvísanir:
  1. ^ https://www.cambridge.org/core/services/aop-cambridge-core/content/view/2B9F1BB59591EA71511A1DC951D5CCFF/S1743921308021078a.pdf/organic-matter-in-space-an-overview.pdf. (Sótt 6.02.2024).
  2. ^ Sjá svar við spurningunni: Hvernig virkar litrófsgreinir?
  3. ^ https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_interstellar_and_circumstellar_molecules. (Sótt 6.02.2024).
  4. ^ https://www.nasa.gov/solar-system/key-building-block-for-organic-molecules-discovered-in-meteorites/. (Sótt 6.02.2024).
  5. ^ https://nap.nationalacademies.org/read/11860/chapter/4. (Sótt 6.02.2024).
  6. ^ https://en.wikipedia.org/wiki/Atom. (Sótt 6.02.2024).
  7. ^ Sama heimild og í nr. 5.
  8. ^ Sama heimild og í nr. 3.
  9. ^ Sama heimild og í nr. 3.
  10. ^ https://phys.org/news/2020-03-protein-meteorite.html. (Sótt 6.02.2024). (Sótt 6.02.2024).

Aðrar heimildir:

Mynd:

...