प्रयोगशाला अनुसंधान से पता चला है कि कैसे कार्बन परमाणु जटिल कार्बनिक (कार्बन-आधारित) यौगिकों को बनाने के लिए अंतरतारकीय बर्फ के दानों की सतह पर फैलते हैं जो ब्रह्मांडीय रसायन विज्ञान की जटिलता को सुलझाने के लिए महत्वपूर्ण हैं। प्रत्यक्ष अवलोकन तकनीकों में निरंतर सुधार के कारण अंतरिक्ष में पाए गए कार्बनिक अणुओं की सूची और उनके परस्पर क्रिया करने की समझ में लगातार विस्तार हो रहा है, हालांकि, जटिल प्रक्रियाओं को प्रकट करने वाले प्रयोगशाला प्रयोग भी महत्वपूर्ण सुराग प्रदान कर सकते हैं।


अंतरतारकीय बर्फ पर कार्बनिक यौगिकों के निर्माण का कलात्मक चित्रण। स्रोत: मसाशीत्सुगे

जापान में टोक्यो विश्वविद्यालय के सहकर्मियों के साथ काम कर रहे होक्काइडो विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने नेचर एस्ट्रोनॉमी पत्रिका में अंतरतारकीय बर्फ के कणों पर कार्बन परमाणुओं की केंद्रीय भूमिका में नई प्रयोगशाला-आधारित अंतर्दृष्टि की रिपोर्ट दी है।

ऐसा माना जाता है कि अंतरिक्ष में सबसे जटिल कार्बनिक अणुओं में से कुछ अंतरतारकीय बर्फ के कणों की सतहों पर बेहद कम तापमान पर निर्मित होते हैं। यह समझा जाता है कि इस उद्देश्य के लिए उपयुक्त बर्फ के कण ब्रह्मांड में प्रचुर मात्रा में हैं।

सभी कार्बनिक अणु बंधे हुए कार्बन परमाणुओं के कंकाल पर आधारित होते हैं। अधिकांश कार्बन परमाणु प्रारंभ में तारों में परमाणु संलयन प्रतिक्रियाओं के माध्यम से बनते हैं, और अंततः सुपरनोवा विस्फोट में तारे के मरने पर अंतरतारकीय अंतरिक्ष में फैल जाते हैं। लेकिन जटिल कार्बनिक अणुओं को बनाने के लिए, कार्बन परमाणुओं को बर्फ के कणों की सतह पर एक साथ इकट्ठा होने, साथी परमाणुओं से मिलने और उनके साथ रासायनिक बंधन बनाने के लिए एक तंत्र की आवश्यकता होती है। नया शोध एक संभावित तंत्र का सुझाव देता है।

30 केल्विन (शून्य से 243 डिग्री सेल्सियस / शून्य से 405.4 डिग्री फ़ारेनहाइट) से ऊपर, कार्बन परमाणु फैलते हैं और एक साथ मिलकर डायटोमिक कार्बन सी2 बनाते हैं। स्रोत: मसाशीत्सुगे एट अल., नेचर एस्ट्रोनॉमी। 14 सितंबर 2023

होक्काइडो यूनिवर्सिटी के इंस्टीट्यूट ऑफ क्रायोजेनिक साइंस के रसायनज्ञ मसाशी त्सुगे ने कहा: "हमारे अध्ययन में, हमने प्रयोगशाला में व्यवहार्य इंटरस्टेलर स्थितियों को पुन: उत्पन्न किया और बर्फ के कणों की सतह पर कमजोर रूप से बंधे कार्बन परमाणुओं की प्रसार प्रतिक्रिया का पता लगाने और सी 2 अणुओं को उत्पन्न करने में सक्षम थे। सी 2, जिसे डायटोमिक कार्बन के रूप में भी जाना जाता है, एक अणु है जिसमें दो कार्बन परमाणु एक साथ बंधे होते हैं; इसका गठन विसरित कार्बन परमाणुओं की उपस्थिति का ठोस सबूत है। अंतरतारकीय बर्फ के कण।"

अध्ययन में पाया गया कि यह प्रसार 30 केल्विन (शून्य से 243 डिग्री सेल्सियस / शून्य फ़ारेनहाइट से 405.4 डिग्री ऊपर) से ऊपर के तापमान पर हो सकता है, और अंतरिक्ष में, कार्बन परमाणुओं के प्रसार को सक्रिय करने के लिए केवल 22 केल्विन (शून्य से 251 डिग्री सेल्सियस / 419.8 डिग्री फ़ारेनहाइट ऊपर) की आवश्यकता होती है।

मसाशी त्सुज़ुकी (बाएं), पेपर के पहले लेखक और संबंधित लेखक, और नाओकी वतनबे (दाएं), सह-लेखक। स्रोत: मसाशीत्सुगे

झेझी ने कहा कि निष्कर्षों ने पहले से नजरअंदाज की गई रासायनिक प्रक्रिया को व्याख्यात्मक ढांचे में डाल दिया है कि कैसे लगातार कार्बन परमाणुओं को जोड़कर अधिक जटिल कार्बनिक अणुओं का निर्माण किया जाता है। उनका मानना ​​है कि ये प्रक्रियाएँ तारों के चारों ओर प्रोटोप्लेनेटरी डिस्क में हो सकती हैं, जिनसे ग्रह बनते हैं। आवश्यक परिस्थितियाँ तथाकथित पारभासी बादलों में भी विकसित हो सकती हैं, जो अंततः तारा-निर्माण क्षेत्रों में विकसित होते हैं। इससे पृथ्वी पर उन रसायनों की उत्पत्ति की भी व्याख्या हो सकती है जिन्होंने जीवन को जन्म दिया होगा।

जीवन की उत्पत्ति के बारे में सवालों के अलावा, यह शोध विभिन्न प्रकार की रासायनिक प्रतिक्रियाओं में एक मौलिक नई प्रक्रिया जोड़ता है जो पूरे ब्रह्मांड में कार्बन-आधारित रसायन विज्ञान की संरचना कर सकती है और अभी भी कर सकती है।

लेखक अंतरिक्ष में जटिल कार्बनिक रसायनों के निर्माण की वर्तमान समझ को भी संक्षेप में प्रस्तुत करते हैं, और विचार करते हैं कि फैलते कार्बन परमाणुओं द्वारा संचालित प्रतिक्रियाएं वर्तमान स्थिति को कैसे बदल सकती हैं।