ابرهای مولکولی حیاتمند​​​​​​​

جرم کهکشان راه‌شیری در حدود یک‌صد میلیارد برابر جرم خورشید است و از اجزای‌ مختلفی همچون ستارگان، سیارات و گاز‌های میان‌ستاره‌ای تشکیل شده. شاید بتوان بزرگترین و پرجرم‌ترین ساختار‌های درون‌کهکشانی را گاز‌ها و غبار‌های میان‌ستاره‌ای دانست که به دلیل تنوع ملکول‌های تشکیل‌دهنده‌ی ‌شان، آنها را ابر‌های مولکولی می‌نامند. جرم این توده‌های بزرگ تا یک میلیون برابر جرم خورشید نیز‌ می‌رسند و نه تنها بزرگترین اجرام کهکشان ما هستند، بلکه بسیار متعدد و متنوع نیز می‌باشند. اما دانشمندان با مطالعه این ساختار‌های بزرگ گازی به نشانه‌های جذابی از مبانی ایجاد حیات دست‌ یافته‌اند که مهمترین و شاید بنیادی‌ترین نشانه‌ از  وجود حیات‌ است.  

ساختار اصلی این توده‌ ابرهای غولپیکر را عمدتا گاز هیدروژن به صورت، مولکولی و یا اتمیِ باردار تشکیل داده است که به دلیل خلاء فضا، فاصله بین دو ذره می‌تواند بسیار زیاد تر از آنچه در زمین شاهد آن هستیم، باشد. اما پس از هیدروژن سایر ملکول‌هایی که بیشترین مقدار را دارند عبارتند از: OH، آب، CO، آمونیاک. این ملکول‌ها در شرایط مختلف دما، تراکم و تابش ستارگان مجاور، قادر به ایجاد ترکیبات بنسبت پیچیده‌تری هستند. اما پیش از بررسی واکنش‌ها، ابتدا این پرسش مطرح می‌گردد که عناصر تشکیل‌دهنده‌ی این ابر‌ها از کجا منشاء گرفته اند؟

منشاء عناصر موجود در این ابر‌ها با منشاء عناصر موجود در دیگر نقاط عالم مشترک است و به انفجار مهبانگ در روز‌های نخستین عالم باز‌ می‌گردد. از آنجایی در ابتدا‌ی عالم که توزیع ماده به صورت یکنواخت نبود، در مناطقی از کیهان گرانش پدیدار شد و سرانجام کمتر از چند میلیون سال، ستارگان بسیار بزرگ با جرمی 100 تا 300 برابر خورشید، تماما از هیدروژن به وجود آمدند که به دور آنها هیچ سیاره‌ای گردش نمی‌نمود. در دل این ستارگان دما به صدها میلیون درجه کلوین می رسید  که مناسب برای ترکیب هسته های هیدروژن و نهایتا ایجاد عناصر سنگین‌تر همچون کربن، اکسیژن، نیتروژن و دیگر عناصر جدول تناوبی تا عنصر آهن با عدد اتمی 26 بود. از آنجا که این ستارگان عمر کوتاهی داشتند و همچنین پس از ایجاد آهن در هسته‌ی بسیار داغ خود با انفجار مهیب به نام ابرنواختر منفجر می شدند، به تدریج حجم کثیری از عناصر سنگین‌تر از هیدروژن، به محیط میان ستاره‌ای اضافه شد و این فرایند همزمان با تشکیل کهکشان‌های نخستین عالم ادامه یافت.

در همان حال که فضای میان‌کهکشانی از گاز و غبار و ستارگان خالی می‌شد درون کهکشان‌ها نیز از عناصر سنگین‌تر مملو می‌گشت و بدین گونه تنها چندصد میلیون سال پس از مهبانگ شیمی کیهانی حیات امکان پذیر شد. اما برای آغاز زندگی در کیهان عوامل کلیدی بسیاری نقش دارند که یکی از اولین موارد آن، واکنش‌های شیمیایی درون ابرهای مولکولی است.

هم اکنون می‌توان نشانه‌های این عناصر در حال واکنش با یکدیگر را در ابرهای مولکولی جستجو نمود. اگرچه بیش از 90% جرم این سحابی‌ها از گاز تشکیل شده اما مقادیر عظیمی نیز غبار میان‌ستاره‌ای در ابعاد میکروسکوپی و ماروسکوپی درون آنها وجود دارد که در اثر تابش ستارگان واقع در همسایگی خود گرم شده و به صورت تابش فروسرخ قابل تشخیص هستند. این ذرات با جذب نور و تابش پرتو فروسرخ موجب سرد ماندن قسمت‌های پیرامون خود می‌گردند؛ در نتیجه درون و پیرامون ابرهای مولکولی سرد شده و متوسط دمایشان ازا 5 الی 10 درجه کلوین تجاوز نمی‌نماید.‌ در مرکز این توده‌ها به دلیل تراکم به‌نسبت بالاتر ماده‌ جایگاه مناسبی برای تشکیل‌ستارگان به چشم می‌خورد.

زمانی که موج چگالی بازوی مارپیچی‌ کهکشان از روی ابر‌ ملکولی عبور نماید و یا انرژی بازمانده از یک انفجار ابرنواختری با ابر ملکولی اثابت کند، قسمت‌هایی از آن فشرده شده و نهایتا تشکیل ستارگان را می‌دهند. در طی همین مراحل است که واکنش‌های پیچیده‌تری میان ذرات معلق در این ابر‌ها شکل می‌پذیرد.

مشاهدات تلسکوپ فضایی هابل در نور مرئی، رصد‌خانه های فروسرخ فضایی و آرایه‌های تلسکوپی رادیوییALMA  نشان می‌دهد ذرات کربنی فراوانی در این سحابی‌ها وجود دارند که در حضور میزان معینی از نور و گرما و تراکم مواد تشکیل ساختار‌های ملکولی اولیه؛ از شیمی آلی را می‌دهند.

هیدرید‌ها، اکسید‌ها، سولفید‌ها، هالید‌های‌ساده و ملکول‌هایی که در اثر واکنش این عوامل شکل‌ می گیرند در فضا دیده شده. همچنین نیتریل‌ها، مشتقات استیلن، آلدهید‌ها، الکل‌ها، اتر‌ها، کتون‌ها، آمید‌ها، یون‌های هیدروکربنی، برخی از رادیکال‌های ساده و حتی ملکول‌های هیدروکربنی حلقوی تحت عنوان PAHs ها در این ابر‌ها تشخیص داده‌شده اند. ملکول‌های PAHs در زمین حاصل احتراق و یا سوختن مواد آلی همچون بافت موجودات زنده هستند. اما بنظر می‌رسد 10% کربن موجود در ابر‌های ملکولی را نیز PAHs ها شکل داده باشند.

 ( متن انتهایی): حقیقتی که در  رابطه با این مولکول‌ها وجود دارد این است که راه زیادی میان این عوامل شیمیایی ساده تا ظهور مونومر‌های هیدروکربنی تشکیل‌دهنده‌ی پروتئین‌ها، قند‌ها و حتی بازهای آلی تشکیل‌دهنده‌ی DNA وجود دارد. اما دانشمندان به تازگی به نتایج حیرت‌انگیزی از شکلگیری برخی از مونومر‌ای ساده‌ی زیستی در فضا، دست یافته‌اند. در قسمت آینده در رابطه با شکلگیری این مولکول‌های بیشتر صحبت خواهیم نمود... .