شیمی سحابی ها

از منظر شیمی، سحابی ها مناطق وسیع و جذابی از فضا هستند که در آن فعل و انفعال پیچیده ای از عناصر، مولکول ها و واکنش های شیمیایی رخ می دهد. آنها فقط تصاویر زیبا نیستند. آنها راکتورهای شیمیایی فعال در مقیاس کیهانی هستند. در اینجا تجزیه و تحلیل شیمی آنها است:

1. ترکیب:

• پیش از همه هیدروژن و هلیوم: سحابی ها نیز مانند ستارگان عمدتاً از هیدروژن (H) و هلیوم (He)، بقایای انفجار بزرگ تشکیل شده اند. این دو فراوان ترین عناصر در جهان هستند.
• ردپای عناصر سنگین تر: سحابی ها همچنین حاوی رگه هایی از عناصر سنگین تر مانند کربن (C)، اکسیژن (O)، نیتروژن (N)، سیلیکون (Si)، آهن (Fe) و غیره هستند. این عناصر از طریق سنتز هسته در درون ستارگان تشکیل شده و از طریق بادهای ستاره ای و انفجارهای ابرنواختری به فضا رها می شوند.
• مولکول ها: طیف وسیعی از مولکول ها در سحابی ها یافت می شوند، از مولکول های دو اتمی ساده مانند هیدروژن مولکولی (H2) و مونوکسید کربن (CO) تا مولکول های آلی پیچیده تر که در زیر بحث می شود.

2. فرآیندهای شیمیایی:

• یونیزاسیون: سحابی ها اغلب توسط تابش ستارگان مجاور یونیزه می شوند. این باعث از دست دادن الکترون اتم ها و ایجاد یون ها و الکترون های آزاد می شود.
• تشکیل مولکولی: شرایط در یک سحابی می تواند به شکل گیری مولکول ها کمک کند. این فرآیند اغلب شامل واکنش‌های فاز گاز است که در آن اتم‌های منفرد برای تشکیل مولکول‌ها ترکیب می‌شوند.
• شیمی سطح: روی سطوح دانه های غبار، مولکول های پیچیده تری می توانند از طریق واکنش های کاتالیزوری تشکیل شوند. دانه‌های گرد و غبار به‌عنوان سطوحی عمل می‌کنند که اتم‌ها می‌توانند راحت‌تر به هم متصل شوند و واکنش نشان دهند.
• تفکیک نوری: مولکول ها همچنین می توانند توسط پرتو فرابنفش از هم جدا شوند.
• واکنش با یون ها: یون های تشکیل شده از یونیزاسیون اتم ها می توانند با اتم ها و مولکول های دیگر واکنش داده و گونه های جدیدی را تشکیل دهند.

3. انواع سحابی ها و شیمی آنها:

• سحابی های گسیلی یا نشری: این سحابی ها ابرهای گازی هستند که توسط ستارگان داغ مجاور یونیزه می شوند و با انتشار نور می درخشند. رنگ یک سحابی گسیلی به عناصر خاص موجود مرتبط است. به عنوان مثال، هیدروژن نور قرمز و اکسیژن نور سبز از خود ساطع می کند. از نمونه های برجسته می توان به سحابی شکارچی و سحابی مرداب اشاره کرد.

.

• سحابی های انعکاسی: این ابرهای گاز و غبار، نور ستاره های مجاور را منعکس می کنند. آنها اغلب مایل به آبی به نظر می رسند، زیرا نور آبی به طور موثرتری توسط ذرات گرد و غبار پراکنده می شود. سحابی Pleiades یک نمونه شناخته شده است.
• سحابی های تاریک: ابرهای متراکم از گاز و غبار که نور پشت خود را پنهان می کند. آنها اغلب بسیار سرد و غنی از مولکول هستند. نمونه آن سحابی سر اسب است.

.

• سحابی های سیاره ای: زمانی تشکیل می شوند که ستارگان مشابه خورشید ما در پایان عمر لایه های خارجی خود را بیرون می اندازند. آنها اغلب غنی از مولکول ها، از جمله مولکول های آلی پیچیده هستند. این سحابی ها شواهدی از عناصر شیمیایی تولید شده در ستاره در طول حیات آن را نشان می دهد.

• بقایای ابرنواختر: از مرگ انفجاری ستارگان عظیم ایجاد شده است. اینها سرشار از عناصر سنگینی هستند که در طی انفجار ابرنواختر تشکیل شده اند. سحابی خرچنگ یک نمونه شناخته شده است.

4. اهمیت اختربیولوژیکی:

• مولکول های آلی: سحابی ها حاوی انواع قابل توجهی از مولکول های آلی هستند، از جمله برخی که برای حیات روی زمین ضروری هستند، مانند اسیدهای آمینه، قندها و هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای (PAH). این کشف نشان می دهد که بلوک های سازنده حیات ممکن است در جهان کاملاً رایج باشند.

فرمول برخی قندها:

هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای:

• شیمی پری بیوتیک: تصور می‌شود که سحابی‌ها مکان‌هایی از شیمی پری بیوتیک هستند، جایی که مولکول‌های پیچیده از طریق فرآیندهای طبیعی تشکیل می‌شوند و به طور بالقوه سیارات را با مواد مورد نیاز برای پیدایش حیات می‌دانند.

5. مشاهده سحابی ها:

• طیف سنجی: این یک ابزار قدرتمند برای مطالعه شیمی سحابی ها است. با تجزیه و تحلیل طیف نور ساطع شده یا جذب شده توسط یک سحابی، دانشمندان می توانند عناصر و مولکول های موجود، غلظت آنها و شرایط فیزیکی آنها (دما، فشار) را تعیین کنند.
• تلسکوپ های رادیویی: تلسکوپ های رادیویی می توانند امواج رادیویی ساطع شده توسط مولکول ها را شناسایی کنند و اطلاعاتی در مورد ترکیب مناطق سردتر و متراکم تر سحابی ها ارائه دهند.
• تلسکوپ های مادون قرمز: تلسکوپ های مادون قرمز می توانند تشعشعات مادون قرمز را که توسط گرد و غبار گرم و مولکول های سحابی ساطع می شود، شناسایی کنند و به دانشمندان این امکان را می دهد که این مناطق را به طور موثرتری مطالعه کنند.

به طور خلاصه، سحابی‌ها محیط‌های شیمیایی پیچیده‌ای هستند که در آن اتم‌ها و مولکول‌ها برهم کنش می‌کنند، تشکیل می‌شوند و از هم جدا می‌شوند. آنها نقش مهمی در چرخه کیهانی ماده، بازیافت مواد از ستاره ها و تولید بلوک های ساختمانی برای ستاره ها و سیارات جدید دارند. مطالعه شیمی سحابی برای درک شکل گیری ستارگان، سیارات و پتانسیل حیات فراتر از زمین ضروری است.

سرچشمه ها:

https://ls.wisc.edu/news/the-chemistry-of-space

https://www.researchgate.net/figure/Molecular-structure-of-the-16-polycyclic-aromatic-hydrocarbons-PAHs-selected-as_fig1_29644648

https://chemistrypage.in/sugar-compounds/