Život, kakav poznajemo, oslanja se na temeljni element: ugljik. Poznat kao atomski broj 6 na periodnom sustavu, ugljik čini osnovu za sve oblike života, od mikroskopskih organizama do divovskih morskih bića. No, jedno pitanje ostaje nerazjašnjeno: kako je Zemlja uopće došla do tog vitalnog elementa?
U novom istraživanju znanstvenika s MIT-a i Sveučilišta Britanske Kolumbije, otkrivena je posebna molekula bogata ugljikom, piren, u području formiranja zvijezda Taurusovog molekularnog oblaka (TMC-1). Piren pripada obitelji molekula nazvanoj policiklički aromatski ugljikovodici (PAH), za koje se vjeruje da sadrže do 25% ukupnog svemirskog ugljika. Ove molekule mogle bi biti ključ za razumijevanje kako se ugljik proširio kroz svemir i na kraju zasijao naš Sunčev sustav.
Nadahnut prisutnošću pirena u uzorcima s asteroida Ryugu—prikupljenih japanskom misijom Hayabusa2 2020. godine—tim je koristio Green Bank teleskop (GBT) u Zapadnoj Virginiji kako bi istražio postoje li slične molekule izvan našeg Sunčevog sustava. Rezultati, objavljeni u časopisu Science, sugeriraju da piren i slične molekule možda potječu iz drevnih molekularnih oblaka starijih od samog Sunčevog sustava.
Uloga pirena u svemirskoj zalihi ugljika
“Jedno od velikih pitanja u formiranju zvijezda i planeta jest: koliki dio kemijske zalihe iz tog ranog molekularnog oblaka dolazi do našeg Sunčevog sustava?” rekao je Brett McGuire, istraživač s MIT-a i suautor studije. McGuireova istraživanja pokazuju da su ove prvobitne tvari bogate ugljikom preživjele proces formiranja planeta i na kraju postale dio prašine, stijena i leda unutar Sunčevog sustava.
Ovo nije prvo značajno otkriće McGuirea i njegovog tima. Godine 2018. otkrili su benzonitril, prstenastu molekulu ugljika, a 2021. pronašli su još dvije PAH molekule. Međutim, pronalazak pirena predstavljao je poseban izazov: zbog svoje simetrične strukture piren je nevidljiv za konvencionalnu radioastronomiju. Kako bi prevladali taj problem, tim je sintetizirao spoj cijanopiren, koji u reakciji s cijanidom narušava simetriju molekule i time omogućuje njenu detekciju.
Otkrivanje “otoka stabilnosti” u TMC-1
Nakon uspješne sinteze cijanopirena, tim je koristio GBT kako bi analizirao TMC-1, gdje su otkrili signale cijanopirena, što ukazuje na najveću količinu PAH molekula ikada pronađenu u međuplanetarnom prostoru. Iako piren čini samo 0,1% ugljika u TMC-1, ta količina predstavlja značajnu zalihu ugljika. “Ako izuzmemo ugljični monoksid (CO), druga najzastupljenija molekula u svemiru nakon vodika, jedan od svakih nekoliko stotina ugljikovih atoma pripada pirenu,” objašnjava McGuire. Zamislite tisuće različitih molekula koje se nalaze u međuplanetarnom prostoru, svaka s drugačijim rasporedom ugljikovih atoma, a piren čini važan dio te kozmičke zalihe.
Prisutnost pirena u oblaku TMC-1 sugerira mogući izvor ugljika koji prethodi Sunčevom sustavu. Ova izdržljiva molekula vjerojatno je preživjela burne procese nastanka zvijezda i planeta, a tragovi pronađeni na asteroidu Ryugu potvrđuju tu teoriju. Kako McGuire ističe, TMC-1 djeluje kao “kozmički otok stabilnosti,” čuvajući ove drevne molekule tijekom prijelaza iz međuplanetarnih oblaka na planete. U budućnosti, McGuireov tim planira istražiti dodatne PAH molekule u TMC-1 i pratiti porijeklo pirena.
