Karbokation metylowy – to nietrwała cząsteczka, która jest budulcem bardziej złożonych związków opartych na węglu. Według naukowców, odgrywa ważną rolę w tworzeniu wielu innych cząsteczek, które mają fundamentalne znaczenie dla życia na Ziemi. Dzięki Kosmicznemu Teleskopowi Jamesa Webba (JWST) wykryto karbokation metylowy w młodym układzie gwiezdnym, znanym jako d203-506, który znajduje się w Mgławicy Oriona - około 1350 lat świetlnych od Ziemi.
Związki chemiczne oparte na węglu stanowią podstawę wszelkiego życia, przynajmniej takiego, jakie znamy. Są szczególnie interesujące dla astrobiologów, którzy próbują poszerzyć wiedzę na temat tego, jak powstało i rozwinęło się życie na Ziemi i jak oraz gdzie ewentualnie mogłoby się rozwijać w innych częściach kosmosu. Teraz dzięki obserwacjom wykonanym przy pomocy JWST naukowcy znaleźli karbokation metylowy w dysku protoplanetarnym otaczającym młodą gwiazdę w układzie d203-506.
Kierowany przez astronoma Oliviera Berné z Uniwersytetu w Tuluzie we Francji zespół przyjrzał się bliżej Mgławicy Oriona, zarejestrowanej przez spektrometr średniej podczerwieni JWST. Tam odkryli zagadkowe linie w widmie, które ostatecznie najlepiej można wytłumaczyć obecnością właśnie karbokationu metylowego. Badacze wykryli je w dysku pyłu i gazu, który wiruje wokół młodego czerwonego karła, a w tego typu dyskach protoplanetarnych rodzą się m.in. planety.
Układ Słoneczny też narodził się z takiego dysku protoplanetarnego. Zatem badanie dysków wokół innych gwiazd może pomóc nam zrozumieć, jak dokładnie powstał nasz system planetarny i jak powstało tu życie.
Choć karbokation metylowy nie jest niezbędnym składnikiem do powstania życia, to naukowcy uważają, że pomaga on budować bardziej złożone cząsteczki węgla. A ponieważ życie, jakie znamy, opiera się na węglu, znalezienie tej cząsteczki w przestrzeni międzygwiezdnej ma implikacje dla naszego zrozumienia, w jaki sposób życie może powstać i rozwijać się w innych częściach galaktyki.
Rezultaty badań, które ukazały się na łamach pisma „Nature” (DOI: 10.1038/s41586-023-06307-x), dostarczają nie tylko wglądu w chemię raczkujących układów planetarnych, ale także w fizykę młodych gwiazd. Obiekty te emitują dużo światła ultrafioletowego (UV), a wcześniej oczekiwano, że promieniowanie to rozerwie takie cząsteczki.
Gwiazda w d203-506, jak już wspomniano, jest małym czerwonym karłem, a jej system jest bombardowany silnym promieniowaniem ultrafioletowym z pobliskich gorących, młodych, masywnych gwiazd. Naukowcy uważają, że większość dysków planetarnych przechodzi przez okres takiego intensywnego promieniowania UV, ponieważ gwiazdy mają tendencję do formowania się w grupach, które często zawierają masywne gwiazdy wytwarzające tego typu promieniowanie.
Zwykle oczekuje się, że promieniowanie UV zniszczy złożone cząsteczki organiczne, dlatego też odkrycie to może wydawać się niespodzianką. Zespół przewiduje jednak, że promieniowanie UV może faktycznie stanowić źródło energii niezbędnej do powstania karbokationu metylowego. Po utworzeniu promuje dodatkowe reakcje chemiczne, które prowadzą do powstania bardziej złożonych cząsteczek węgla.
Ogólnie rzecz biorąc, zespół zauważa, że cząsteczki, które widzą w d203-506, znacznie różnią się cząsteczek w typowych dyskach protoplanetarnych. Przede wszystkim badacze nie mogli wykryć żadnych śladów wody. - To wyraźnie pokazuje, że promieniowanie ultrafioletowe może całkowicie zmienić chemię dysku protoplanetarnego. Może faktycznie odgrywać kluczową rolę we wczesnych chemicznych etapach powstawania życia — wyjaśnił Berné.
Pozostają pytania dotyczące roli, jaką karbokation metylowy odgrywa w chemii międzygwiazdowej.
Źródło: NASA Goddard Space Flight Center/ Space Telescope Science Institute, fot. ESA/Webb, NASA, CSA, M. Zamani (ESA/Webb), and the PDRs4All ERS Team
