U atmosferi planeta ili u oblaku između zvijezda ponekad se pojavi kemijski signal koji odmah privuče pozornost jer je povezan s biologijom. No u astrokemiji put od zanimljive linije u spektru do prihvaćenog otkrića može trajati godinama, a katkad završi potpunim povlačenjem početne tvrdnje.
Astronomi danas mogu prepoznati pojedine molekule u atmosferama planeta, u hladnim oblacima plina i prašine iz kojih nastaju zvijezde, pa čak i u udaljenim galaksijama. Ne vide ih izravno, kao objekt na fotografiji. Čitaju ih iz spektralnih tragova koje molekule ostavljaju u zračenju.
Od 1937., kada je prijavljena prva molekula u međuzvjezdanom prostoru, u svemiru je identificirano više od 350 različitih molekula. Taj popis svake se godine proširi za nekoliko do nekoliko desetaka novih spojeva. Među njima su i molekule koje mogu biti važne za razumijevanje kemijskih početaka života.
Upravo zato takva otkrića brzo privlače pozornost. Ako se u svemiru pojavi spoj koji je na Zemlji dio bioloških procesa, lako je zamisliti naslov koji govori o mogućim tragovima života. Znanstvena stvarnost ipak je sporija i stroža. Molekula povezana sa životom ne mora nastati životom.
Teleskop ne “vidi” molekulu, nego njezin spektar
Za astrokemiju su osobito važni radioteleskopi. Oni prikupljaju radiovalove, dio elektromagnetskog zračenja koji ljudsko oko ne može registrirati. U tim se podacima traže vrlo precizni signali.
Kada se molekule u svemiru slobodno gibaju kao plin, one rotiraju. Ta rotacija oslobađa energiju u obliku fotona, odnosno kvanta elektromagnetskog zračenja. Svaka molekula ima svoj skup energetskih prijelaza, a time i vlastiti spektralni potpis.
Ako teleskop zabilježi očekivane linije na pravim frekvencijama, astronomi mogu tvrditi da su detektirali određenu molekulu. Što je više takvih linija i što se bolje podudaraju s laboratorijskim mjerenjima, to je tvrdnja uvjerljivija.
Problem je u tome što svemirski podaci rijetko izgledaju uredno. Signali mogu biti slabi. Linije različitih molekula mogu se preklapati. U područjima u kojima nastaju zvijezde spektar može biti toliko zbijen da nije lako odrediti kojoj molekuli pripada pojedini trag.
Svemirski teleskop James Webb i Svemirski teleskop Hubble također mogu pomoći u kemijskoj analizi, osobito u infracrvenom i vidljivom dijelu spektra. No i ondje je razdvajanje kemijskih potpisa zahtjevno, posebno kada se u istom području miješa više izvora zračenja.
Otkriće počinje u laboratoriju
Prije nego što se nova molekula može pouzdano prepoznati u svemiru, znanstvenici moraju znati kako njezin spektar izgleda na Zemlji. Taj dio posla često traje mjesecima ili godinama.
Kemičarka Olivia Harper Wilkins s Dickinson Collegea opisuje upravo tu pozadinu astrokemijskih otkrića. Kao Fulbrightova istraživačica na Sveučilištu u Kölnu radila je na modeliranju spektara molekula koje bi mogle biti važne u svemirskim uvjetima. Računalni modeli najprije predviđaju kakav bi spektralni potpis molekula trebala imati. Zatim se taj potpis provjerava u laboratoriju.
U takvim se pokusima kemijski spojevi uvode u staklenu cijev pod vakuumom, kako bi se što bolje oponašali uvjeti u svemiru. Osjetljivi instrumenti potom bilježe signal koji bi radioteleskop vidio kada bi promatrao samo tu molekulu.
Model se zatim prilagođava sve dok se računalni spektar ne poklopi s mjerenjima. Tek tada astronomi dobivaju pouzdan referentni otisak. Bez takvih laboratorijskih podataka, linija u teleskopskom spektru ostala bi samo mogući trag, a ne čvrsta identifikacija.
Glicin i fosfin pokazali su koliko oprez mora biti velik
Povijest astrokemije već ima primjere u kojima je početno uzbuđenje bilo snažnije od dokaza. Jedan od najpoznatijih slučajeva bio je glicin, najjednostavnija aminokiselina. Budući da su aminokiseline ključne za život kakav poznajemo, moguća detekcija glicina u međuzvjezdanom prostoru imala bi veliku znanstvenu težinu.
Prije više od dvadeset godina objavljeno je da je glicin možda pronađen u području stvaranja zvijezda. Naknadne analize pokazale su da u početnim podacima nedostaju ključni signali koji bi trebali pratiti takvu detekciju. Danas među astrokemičarima uglavnom prevladava stav da glicin tada nije pouzdano pronađen u takvim područjima.
Sličan oprez prati i fosfin u atmosferi Venere. Početna objava o mogućoj detekciji tog spoja izazvala je velik interes jer je fosfin na Zemlji povezan s nekim biološkim procesima. Ubrzo su se pojavile i rasprave o biopotpisima, odnosno mogućim kemijskim tragovima života.
No naknadne studije nisu jednoznačno potvrdile početni rezultat. Znanstvenici već godinama pokušavaju razjasniti postoji li fosfin doista u Venerinoj atmosferi ili je riječ o pogrešnom tumačenju podataka. Taj slučaj dobro pokazuje zašto jedna uzbudljiva objava nije isto što i potvrđeno otkriće.
U astrokemiji su najčvršće tvrdnje one koje prežive neovisne provjere. Jedna ili dvije spektralne linije rijetko su dovoljne za veliku tvrdnju, osobito kada se spominje život. Pouzdanija detekcija obično traži više neovisnih signala, dobar laboratorijski temelj i potvrdu drugih istraživačkih timova.
Zato vijesti o molekulama povezanim sa životom treba čitati pažljivo. One mogu biti iznimno važne, ali najčešće ne znače da je život pronađen. Znače da je u svemiru uočen kemijski trag koji vrijedi ozbiljno provjeriti.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
Izvori i publikacija
DOI: 10.1051/0004-6361/201935428e Published online 19 May 2020
Časopis / izvor: Astronomy & Astrophysics
