ఆస్ట్రోకెమిస్ట్రీ

From LTRC

ఆస్ట్రోకెమిస్ట్రీ (Astrochemistry) అనేది అంతరిక్షంలోని అణువుల సమృద్ధి, వాటి రసాయన చర్యలు మరియు వికిరణం (radiation)తో వాటి పరస్పర చర్యలను అధ్యయనం చేసే ఒక అంతర్విషయ శాస్త్రీయ రంగం.[1] ఈ విభాగం ఖగోళ శాస్త్రం (astronomy) మరియు రసాయన శాస్త్రం (chemistry) రెండింటితోనూ కలిసి ఉంటుంది. ఈ పదం సౌర కుటుంబం మరియు నక్షత్రాంతర మాధ్యమం (interstellar medium) రెండింటిలోని అధ్యయనాలను సూచించవచ్చు. ఉల్కలు (meteorites) వంటి సౌర కుటుంబ పదార్థాలలో మూలకాల సమృద్ధి మరియు ఐసోటోప్ నిష్పత్తుల పరిశోధనను కాస్మోకెమిస్ట్రీ అని పిలుస్తారు, అయితే నక్షత్రాంతర పరమాణువులు, అణువులు మరియు వికిరణంతో వాటి పరస్పర చర్యల అధ్యయనాన్ని కొన్నిసార్లు మాలిక్యులర్ ఆస్ట్రోఫిజిక్స్ అని పిలుస్తారు. అణు మేఘాల (molecular clouds) నిర్మాణం, కూర్పు, పరిణామం మరియు వాటి భవిష్యత్తు ప్రత్యేక ఆసక్తిని కలిగిస్తాయి, ఎందుకంటే ఈ మేఘాలే గ్రహ వ్యవస్థలకు జన్మస్థలాలు.

చరిత్ర

ఖగోళ శాస్త్రం మరియు రసాయన శాస్త్రం నుండి ఉద్భవించిన ఒక శాఖగా, ఆస్ట్రోకెమిస్ట్రీ చరిత్ర ఈ రెండు రంగాల అభివృద్ధిని అనుసరిస్తుంది. పరిశీలనాత్మక మరియు ప్రయోగాత్మక స్పెక్ట్రోస్కోపీ (spectroscopy)లో పురోగతి గ్రహ వ్యవస్థలు మరియు చుట్టుపక్కల ఉన్న నక్షత్రాంతర మాధ్యమంలో నిరంతరం పెరుగుతున్న అణువుల శ్రేణిని గుర్తించడానికి వీలు కల్పించింది. స్పెక్ట్రోస్కోపీ మరియు సంబంధిత సాంకేతికతలలో మెరుగుదలల వల్ల సాధ్యమైన ఈ విస్తరిస్తున్న అణువుల జాబితా, ఆస్ట్రోకెమికల్ పరిశోధనకు అందుబాటులో ఉన్న రసాయన స్థలాన్ని (chemical space) విస్తరించింది.

స్పెక్ట్రోస్కోపీ చరిత్ర

ప్రధాన వ్యాసం: History of spectroscopy, Astronomical spectroscopy

అథనాసియస్ కిర్చర్ (1646), జాన్ మారెక్ మార్సి (1648), రాబర్ట్ బాయిల్ (1664), మరియు ఫ్రాన్సెస్కో మరియా గ్రిమాల్డి (1665) ల ప్రారంభ సౌర వర్ణపట పరిశీలనలు, ఐజాక్ న్యూటన్ 1666లో కాంతి యొక్క వర్ణపట స్వభావాన్ని ప్రదర్శించకముందే జరిగాయి. ఇది మొదటి స్పెక్ట్రోస్కోప్ తయారీకి దారితీసింది.[2] 1802లో విలియం హైడ్ వోల్లాస్టన్ సౌర వర్ణపటంలో చీకటి గీతలను గమనించడానికి స్పెక్ట్రోమీటర్‌ను ఉపయోగించినప్పుడు స్పెక్ట్రోస్కోపీని ఖగోళ శాస్త్రానికి మొదటిసారిగా అన్వయించారు.[3] ఈ లక్షణాలను తర్వాత జోసెఫ్ వాన్ ఫ్రాన్‌హోఫర్ వివరంగా కొలిచారు.

1835లో, చార్లెస్ వీట్‌స్టోన్ వివిధ లోహాలు స్పార్క్ చేసినప్పుడు విభిన్న ఉద్గార వర్ణపటాలను (emission spectra) ఉత్పత్తి చేస్తాయని చూపించారు, దీని ద్వారా రసాయన మూలకాలను గుర్తించడానికి వర్ణపట గీతలను ఉపయోగించవచ్చని నిరూపించారు.[4] తదనంతరం లియోన్ ఫౌకాల్ట్ (1849) మరియు ఆండర్స్ జోనాస్ ఆంగ్‌స్ట్రోమ్ (1853) చేసిన కృషి, ఒకే పదార్థం ఒకే విధమైన శోషణ మరియు ఉద్గార గీతలను ఉత్పత్తి చేస్తుందని స్థాపించింది, ఇది స్పెక్ట్రోస్కోపీ ద్వారా రసాయన గుర్తింపుకు పునాది వేసింది.

హైడ్రోజన్ యొక్క వర్ణపట గీతలు ఒక సాధారణ అనుభవపూర్వక నమూనాను అనుసరిస్తాయని జోహాన్ బాల్మర్ కనుగొనడంతో ఈ పరిశీలనల సిద్ధాంతపరమైన ప్రాముఖ్యత పెరిగింది, దీనినే ఇప్పుడు బాల్మర్ సిరీస్ అని పిలుస్తారు. ఈ సంబంధాన్ని 1888లో జోహన్నెస్ రిడ్‌బర్గ్ అభివృద్ధి చేసిన రిడ్‌బర్గ్ ఫార్ములా ద్వారా సాధారణీకరించారు, ఇది అనేక మూలకాలకు వర్ణపట గీతలను లెక్కించడానికి వీలు కల్పించింది.[5] క్వాంటం మెకానిక్స్ ఆవిర్భావంతో, ఈ అనుభవపూర్వక నియమాలను ప్రాథమిక సూత్రాల నుండి ఉత్పాదించవచ్చు, ఇది పరమాణు మరియు అణు వర్ణపటాలను ముందుగానే అంచనా వేయడానికి మరియు ఆధునిక ఆస్ట్రోకెమికల్ స్పెక్ట్రోస్కోపీకి అవసరమైన సిద్ధాంతపరమైన చట్రాన్ని అందించడానికి వీలు కల్పించింది.

ఆస్ట్రోకెమిస్ట్రీ చరిత్ర

1930లలో రేడియో ఖగోళ శాస్త్రం (radio astronomy) ఉద్భవించినప్పటికీ, నక్షత్రాంతర అణువుకు మొదటి గణనీయమైన ఆధారాలు 1937 వరకు లభించలేదు, అప్పుడు స్వింగ్స్ మరియు రోసెన్‌ఫెల్డ్ అణు జాతులకు కారణమైన వర్ణపట లక్షణాలను గుర్తించారు.[6] ఈ సమయం వరకు, నక్షత్రాంతర అంతరిక్షంలో కేవలం పరమాణు జాతులు మాత్రమే ఉన్నాయని తెలిసింది. 1940లో మెకెల్లార్ మరియు ఇతరులు నక్షత్రాంతర మాధ్యమంలోని CH మరియు CN అణువులకు గతంలో గుర్తించని స్పెక్ట్రోస్కోపిక్ గీతలను ఆపాదించినప్పుడు ఈ ఫలితం ధృవీకరించబడింది.[7]

తర్వాతి మూడు దశాబ్దాలలో, మరిన్ని నక్షత్రాంతర అణువులు కనుగొనబడ్డాయి. వాటిలో అత్యంత ముఖ్యమైనవి 1963లో కనుగొనబడిన OH, ఇది నక్షత్రాంతర ఆక్సిజన్ వనరుగా ముఖ్యమైనది,[8] మరియు 1969లో కనుగొనబడిన H2CO (ఫార్మాల్డిహైడ్), ఇది నక్షత్రాంతర అంతరిక్షంలో గమనించిన మొదటి సేంద్రీయ, బహుళ పరమాణు అణువుగా గుర్తించబడింది.[9]

ఫార్మాల్డిహైడ్—మరియు తర్వాత నీరు మరియు కార్బన్ మోనాక్సైడ్ వంటి జీవసంబంధిత ప్రాముఖ్యత కలిగిన ఇతర అణువుల గుర్తింపును, జీవానికి అవసరమైన ప్రాథమిక అణు భాగాలు అంతరిక్షంలోనే ఉద్భవించవచ్చనే అబియోజెనెసిస్ (abiogenesis) పరికల్పనలకు మద్దతుగా కొంతమంది పరిశోధకులు వ్యాఖ్యానించారు. ఇది నక్షత్రాంతర గ్లైసిన్ వంటి జీవసంబంధిత ఆసక్తి కలిగిన నక్షత్రాంతర అణువుల కోసం నిరంతర అన్వేషణకు దారితీసింది, ఇది 2009లో సౌర కుటుంబంలోని ఒక తోకచుక్కలో నివేదించబడింది,[10] మరియు 2016లో నక్షత్రాంతర ప్రొపైలిన్ ఆక్సైడ్ ఆవిష్కరణతో ఉదాహరణగా చూపబడిన చిరాలిటీ (chirality) వంటి జీవసంబంధిత లక్షణాలను ప్రదర్శించే అణువుల ఆవిష్కరణకు దారితీసింది.[11] ఈ ఆవిష్కరణలు ఆధునిక ఆస్ట్రోకెమికల్ పరిశోధన యొక్క విస్తృత అభివృద్ధికి సమాంతరంగా జరిగాయి.

స్పెక్ట్రోస్కోపీ

ప్రధాన వ్యాసం: Spectroscopy

ఆస్ట్రోకెమిస్ట్రీలో అత్యంత ముఖ్యమైన ప్రయోగాత్మక సాధనాల్లో ఒకటి స్పెక్ట్రోస్కోపీ, ఇది వివిధ ఖగోళ భౌతిక పరిసరాలలో పరమాణువులు మరియు అణువుల నుండి వచ్చే కాంతి యొక్క శోషణ మరియు ఉద్గారాలను కొలవడానికి టెలిస్కోప్లను ఉపయోగిస్తుంది. ఖగోళ పరిశీలనలను ప్రయోగశాల వర్ణపటాలతో పోల్చడం ద్వారా, ఆస్ట్రోకెమిస్టులు నక్షత్రాలు మరియు నక్షత్రాంతర మేఘాల (interstellar clouds) యొక్క మూలక సమృద్ధి, రసాయన కూర్పు మరియు ఉష్ణోగ్రతలను ఊహించగలరు. ఇది సాధ్యమే ఎందుకంటే అయాన్లు, పరమాణువులు మరియు అణువులు విలక్షణమైన వర్ణపటాలను కలిగి ఉంటాయి: అంటే, అవి నిర్దిష్ట తరంగదైర్ఘ్యాల వద్ద కాంతిని గ్రహిస్తాయి మరియు విడుదల చేస్తాయి, వీటిలో చాలా వరకు మానవ కంటికి కనిపించవు. విద్యుదయస్కాంత వర్ణపటంలోని వివిధ ప్రాంతాలు (రేడియో, పరారుణ, దృశ్య, అతినీలలోహిత మరియు ఇతరాలు) వివిధ రకాల పరివర్తనలను పరిశీలిస్తాయి మరియు అందువల్ల వివిధ రకాల జాతులకు సున్నితంగా ఉంటాయి.

రేడియో స్పెక్ట్రోస్కోపీ

నక్షత్రాంతర మాధ్యమంలో వ్యక్తిగత రసాయన జాతులను గుర్తించడానికి బహుశా అత్యంత శక్తివంతమైన సాంకేతికత రేడియో ఖగోళ శాస్త్రం, ఇది రాడికల్స్, అయాన్లు మరియు ఆల్డిహైడ్లు మరియు కీటోన్ల వంటి సేంద్రీయ (అంటే కార్బన్-ఆధారిత) అణువులతో సహా వందకు పైగా నక్షత్రాంతర జాతులను వెల్లడించింది. అత్యంత సమృద్ధిగా ఉన్న నక్షత్రాంతర అణువులలో ఒకటి, మరియు దాని బలమైన విద్యుత్ ద్విధ్రువ (dipole) క్షణం కారణంగా రేడియో తరంగాలతో గుర్తించడం సులభమైన వాటిలో ఒకటి CO (కార్బన్ మోనాక్సైడ్). CO చాలా సాధారణమైనది మరియు ప్రకాశవంతమైనది, కాబట్టి ఇది గెలాక్సీలలోని అణు ప్రాంతాలను మ్యాప్ చేయడానికి విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది.[12] రేడియో పద్ధతుల ద్వారా నక్షత్రాంతర మాధ్యమంలో గుర్తించబడిన మొదటి సేంద్రీయ అణువు నక్షత్రాంతర ఫార్మాల్డిహైడ్, ఇది నక్షత్రాంతర సేంద్రీయ రసాయన శాస్త్ర అధ్యయనానికి మార్గం సుగమం చేసింది.

అత్యంత చర్చనీయాంశమైన రేడియో గుర్తింపులలో ఒకటి నక్షత్రాంతర గ్లైసిన్ యొక్క పరిశీలన,[13] ఇది సరళమైన అమినో ఆమ్లం, ఈ ఫలితం ఇప్పటికీ వివాదాస్పదంగానే ఉంది.[14] రేడియో మరియు భ్రమణ స్పెక్ట్రోస్కోపీ వంటి సంబంధిత పద్ధతులు పెద్ద ద్విధ్రువ క్షణం కలిగిన సాపేక్షంగా సరళమైన జాతులను గుర్తించడానికి ప్రత్యేకంగా ప్రభావవంతంగా ఉంటాయి, కానీ అమైనో ఆమ్లాల కంటే కొంచెం పెద్దవైన సంక్లిష్ట అణువులకు తక్కువ సున్నితంగా ఉంటాయి.

పరారుణ స్పెక్ట్రోస్కోపీ

పరారుణ ఖగోళ శాస్త్రం (Infrared astronomy) అణువులలోని కంపన పరివర్తనలను పరిశీలిస్తుంది మరియు విస్తృత శ్రేణి సేంద్రీయ మరియు అకర్బన జాతులను గుర్తించడానికి ప్రత్యేకంగా ఉపయోగపడుతుంది. అనేక సేంద్రీయ సమ్మేళనాలు పరారుణంలో బలంగా గ్రహిస్తాయి మరియు విడుదల చేస్తాయి, కాబట్టి IR స్పెక్ట్రోస్కోపీ నక్షత్రాంతర అణువులకు మరియు గ్రహ వాతావరణాలకు ఉపయోగించబడుతుంది. ఉదాహరణకు, అంగారక గ్రహం (Mars) వాతావరణంలో మీథేన్ గుర్తింపు హవాయిలోని మౌనా కీ పైన ఉన్న NASA యొక్క 3-మీటర్ల ఇన్‌ఫ్రారెడ్ టెలిస్కోప్ ఫెసిలిటీని ఉపయోగించి సాధించబడింది.[15] NASA ఆస్ట్రోకెమికల్ పరిశీలనల కోసం ఎయిర్‌బోర్న్ IR టెలిస్కోప్ SOFIA మరియు అంతరిక్ష ఆధారిత స్పిట్జర్లను కూడా ఉపయోగించింది.[16][17]

పరారుణ స్పెక్ట్రోస్కోపీ నక్షత్రాంతర మాధ్యమంలో పాలీఆరోమాటిక్ హైడ్రోకార్బన్‌లు (PAHs లేదా PACs) అని పిలువబడే సంక్లిష్ట వాయు-దశ కార్బన్ సమ్మేళనాల సమూహం ఉందని వెల్లడించింది. ప్రధానంగా ఫ్యూజ్డ్ కార్బన్ రింగులతో (తటస్థ లేదా అయాన్ స్థితిలో) కూడిన ఈ అణువులు, గెలాక్సీలో అత్యంత సాధారణ కార్బన్ సమ్మేళన తరగతి అని భావించబడుతున్నాయి మరియు కాస్మిక్ ధూళి, ఉల్కలు, మరియు తోకచుక్క మరియు గ్రహశకల పదార్థాలలో సమృద్ధిగా ఉంటాయి. ఈ సమ్మేళనాలలో చాలా వరకు, ఉల్కలలోని అమైనో ఆమ్లాలు, న్యూక్లియోబేస్లు మరియు ఇతర సేంద్రీయ పదార్థాలతో పాటు, డ్యూటీరియం మరియు కార్బన్, నైట్రోజన్ మరియు ఆక్సిజన్ యొక్క అరుదైన ఐసోటోప్లతో సమృద్ధిగా ఉంటాయి, ఇది గ్రహాంతర మూలాన్ని సూచిస్తుంది. PAHs కార్బన్-సమృద్ధిగా ఉన్న, మరణిస్తున్న రెడ్ జెయింట్ నక్షత్రాల చుట్టూ ఉన్న వేడి నక్షత్ర పరిసరాలలో ఏర్పడతాయని భావిస్తున్నారు.

నక్షత్రాంతర మాధ్యమంలోని ఘన పదార్థాల కూర్పును అంచనా వేయడానికి కూడా పరారుణ పరిశీలనలను ఉపయోగించారు, ఇందులో సిలికేట్లు, కెరోజెన్ వంటి కార్బన్-సమృద్ధిగా ఉన్న ఘనపదార్థాలు మరియు మంచులు ఉన్నాయి. ఘన కణాల ద్వారా బలంగా చెల్లాచెదురయ్యే లేదా గ్రహించబడే దృశ్య కాంతి వలె కాకుండా, IR వికిరణం సూక్ష్మ నక్షత్రాంతర ధాన్యాల గుండా వెళ్ళగలదు కానీ వాటి కూర్పుకు విలక్షణమైన నిర్దిష్ట తరంగదైర్ఘ్యాల వద్ద గ్రహించబడుతుంది.[18]

అతినీలలోహిత మరియు దృశ్య స్పెక్ట్రోస్కోపీ

కొన్ని కీలకమైన ఆస్ట్రోకెమికల్ జాతులు అతినీలలోహిత లేదా దృశ్య తరంగదైర్ఘ్యాల వద్ద మరింత సులభంగా గుర్తించబడతాయి. విశ్వంలో అత్యంత సమృద్ధిగా ఉన్న అణువు, H2 (హైడ్రోజన్ వాయువు, లేదా డైహైడ్రోజన్), శాశ్వత ద్విధ్రువ క్షణాన్ని కలిగి ఉండదు మరియు అందువల్ల రేడియో టెలిస్కోప్‌లకు కనిపించదు. అయితే, దీనిని హైడ్రోజన్ లైన్తో సహా దాని విలక్షణమైన శోషణ మరియు ఉద్గార లక్షణాల ద్వారా UV మరియు దృశ్య కాంతిలో గమనించవచ్చు. అతినీలలోహిత మరియు దృశ్య పరిశీలనలు వివిధ ఉత్తేజిత పరిస్థితులను పరిశీలించడం ద్వారా మరియు గుర్తించడానికి కష్టతరమైన జాతులను గుర్తించడం ద్వారా రేడియో మరియు పరారుణ కొలతలను పూర్తి చేస్తాయి.

పరిమితులు మరియు ఘన-దశ రసాయన శాస్త్రం

అన్ని స్పెక్ట్రోస్కోపిక్ పద్ధతులు ముఖ్యమైన పరిమితులను ఎదుర్కొంటాయి. రేడియో మరియు భ్రమణ స్పెక్ట్రోస్కోపీ H2 వంటి ద్వైధ్రువ క్షణం లేని అణువులకు గుడ్డివి, మరియు సాధారణంగా పెద్ద, సంక్లిష్ట అణువులకు తక్కువ సున్నితంగా ఉంటాయి. వాయు-దశ పరివర్తనలపై ఆధారపడే స్పెక్ట్రోస్కోపిక్ పద్ధతులు ధాన్యాలపై గడ్డకట్టిన జాతులను కూడా గుర్తించలేవు. దట్టమైన అణు మేఘాలలో, ఉష్ణోగ్రతలు సాధారణంగా 10 to 50 K వద్ద ఉంటాయి, డైహైడ్రోజన్ తప్ప మిగిలిన చాలా అణువులు ఘన దశలో ఉంటాయి, ధూళి కణాలపై సన్నని మంచు పొరలను ఏర్పరుస్తాయి. ఈ మంచులలో, ప్రారంభ రసాయన శాస్త్రం అందుబాటులో ఉన్న హైడ్రోజన్ ద్వారా నియంత్రించబడుతుంది: పరమాణు హైడ్రోజన్ H2O, CH4 మరియు NH3 వంటి "తగ్గించబడిన" (reduced) జాతులను ఉత్పత్తి చేయడానికి మొగ్గు చూపుతుంది, అయితే అణు హైడ్రోజన్ భారీ పరమాణువులు CO, CO2 మరియు CN వంటి జాతులను ఏర్పరచడానికి అనుమతిస్తుంది. ఈ మిశ్రమ-అణు మంచులను అతినీలలోహిత వికిరణం మరియు కాస్మిక్ కిరణాలు ప్రాసెస్ చేస్తాయి, ఇది సంక్లిష్ట వికిరణ-ప్రేరిత రసాయన శాస్త్రాన్ని నడుపుతుంది.[18] సరళమైన నక్షత్రాంతర మంచు అనలాగ్‌ల ఫోటోకెమిస్ట్రీపై ప్రయోగశాల ప్రయోగాలు అమైనో ఆమ్లాలను ఉత్పత్తి చేశాయి,[19] మరియు నక్షత్రాంతర మరియు తోకచుక్క మంచు మధ్య సారూప్యతలు, వాయు-దశ సమ్మేళనాల పోలికలతో పాటు, నక్షత్రాంతర మరియు తోకచుక్క రసాయన శాస్త్రం మధ్య సంబంధాన్ని వాదించడానికి ఉపయోగించబడ్డాయి. స్టార్‌డస్ట్ మిషన్ ద్వారా తిరిగి వచ్చిన నమూనాలలో సేంద్రీయ పదార్థాల విశ్లేషణ నుండి వచ్చిన ఫలితాలు ఇటువంటి సంబంధాలకు మద్దతు ఇస్తాయి, అదే సమయంలో సౌర నెబ్యులాలో అధిక-ఉష్ణోగ్రత రసాయన శాస్త్రం నుండి గణనీయమైన సహకారాన్ని సూచిస్తాయి.

పరిశోధన

[20]

ఆస్ట్రోకెమికల్ పరిశోధన నక్షత్రాంతర మరియు నక్షత్ర పరిసరాలలో అణువులు ఎలా ఏర్పడతాయి, పరిణామం చెందుతాయి మరియు పరస్పర చర్య చేస్తాయో పరిశీలిస్తుంది. ఆధునిక కృషి అంతరిక్షంలోని తీవ్రమైన భౌతిక పరిస్థితులలో పనిచేసే రసాయన మార్గాలను అర్థం చేసుకోవడానికి ప్రయోగశాల ప్రయోగాలు, క్వాంటం రసాయన మోడలింగ్ మరియు ఖగోళ పరిశీలనలను మిళితం చేస్తుంది.

అణు నిర్మాణ మార్గాలు

పరిశోధన యొక్క ఒక ప్రధాన ప్రాంతం నక్షత్రాంతర ధూళి ధాన్యాల ఉపరితలాలపై అణువుల నిర్మాణం గురించి. దట్టమైన మేఘాలలో తక్కువ ఉష్ణోగ్రతలు పరమాణువులు మరియు సరళమైన రాడికల్స్ ధాన్యాలపై చేరడానికి అనుమతిస్తాయి, అక్కడ చర్యలు క్వాంటం టన్నెలింగ్ వంటి యంత్రాంగాల ద్వారా కొనసాగుతాయి.[21] ఈ ప్రక్రియలు సౌర కుటుంబం ఏర్పడిన అణు మేఘంలో ఉన్న అణువుల జాబితాను ప్రభావితం చేస్తాయి, తోకచుక్కలు, గ్రహశకలాలు, ఉల్కలు మరియు నక్షత్రాంతర ధూళి కణాల కార్బన్-సమృద్ధిగా ఉన్న రసాయన శాస్త్రానికి దోహదం చేస్తాయి.

దట్టమైన మేఘాలలో, ధూళి ధాన్యాలపై సన్నని మంచు పొరలు ఏర్పడతాయి. ఈ మంచు యొక్క రసాయన శాస్త్రం అందుబాటులో ఉన్న హైడ్రోజన్ రూపంపై బలంగా ఆధారపడి ఉంటుంది: పరమాణు హైడ్రోజన్ H2O, CH4 మరియు NH3 వంటి తగ్గిన జాతులను ఉత్పత్తి చేయడానికి మొగ్గు చూపుతుంది, అయితే అణు హైడ్రోజన్ భారీ పరమాణువులు CO, CO2 మరియు CN వంటి జాతులను ఏర్పరచడానికి అనుమతిస్తుంది. అతినీలలోహిత వికిరణం మరియు కాస్మిక్ కిరణాలు మరింత ప్రాసెసింగ్‌ను నడుపుతాయి, ఇది మరింత సంక్లిష్టమైన సేంద్రీయ పదార్థాలను ఉత్పత్తి చేస్తుంది.[18] సరళమైన మంచు అనలాగ్‌లపై ప్రయోగశాల ఫోటోకెమిస్ట్రీ ప్రయోగాలు అమైనో ఆమ్లాలను ఉత్పత్తి చేశాయి,[19] ఇది ప్రీబయోటిక్ అణువులు నక్షత్రాంతర మంచులో ఏర్పడవచ్చనే ఆలోచనకు మద్దతు ఇస్తుంది.

వాయు-దశ రసాయన శాస్త్రం మరియు అసాధారణ జాతులు

నక్షత్రాంతర మరియు అంతర్ గ్రహ అంతరిక్షం యొక్క తక్కువ సాంద్రతలు అసాధారణ వాయు-దశ రసాయన శాస్త్రానికి అనుమతిస్తాయి. భూసంబంధిత పరిస్థితులలో సిమెట్రీ-నిషేధించబడిన అనేక చర్యలు సుదీర్ఘ కాలపరిమితులలో సంభవించవచ్చు,[21] ఇది భూమిపై అస్థిరంగా ఉండే అణువులు మరియు అయాన్ల నిర్మాణాన్ని అనుమతిస్తుంది. ఒక ముఖ్యమైన ఉదాహరణ H3+ అయాన్, ఇది నక్షత్రాంతర అయాన్-అణు రసాయన శాస్త్రంలో కేంద్ర పాత్ర పోషిస్తుంది.

నక్షత్ర పరిసర మరియు నక్షత్ర రసాయన శాస్త్రం

నక్షత్ర పరిసరాలలో ఏర్పడిన అణువుల అధ్యయనంలో ఆస్ట్రోకెమిస్ట్రీ ఆస్ట్రోఫిజిక్స్ మరియు న్యూక్లియర్ ఫిజిక్స్తో కలిసి ఉంటుంది. నక్షత్ర అంతర్భాగాలలో జరిగే అణు చర్యలు కొత్త మూలకాలను ఉత్పత్తి చేస్తాయి, ఇవి ఉష్ణప్రసరణ కవచాలు కలిగిన నక్షత్రాలలో డ్రెడ్జ్-అప్ సంఘటనల ద్వారా ఉపరితలానికి రవాణా చేయబడతాయి. అటువంటి నక్షత్రాలు గణనీయమైన ద్రవ్యరాశిని కోల్పోతే, వాటి గాలులు రేడియో మరియు పరారుణ టెలిస్కోప్‌లతో గమనించదగిన భ్రమణ మరియు కంపన పరివర్తనాలు కలిగిన అణువులను కలిగి ఉండవచ్చు.

కార్బన్-సమృద్ధిగా ఉన్న నక్షత్రాలు ఒక అద్భుతమైన ఉదాహరణ: హీలియం దహనం కార్బన్‌ను ఉపరితలానికి తీసుకువచ్చినప్పుడు, నక్షత్ర గాలి యొక్క అణు కూర్పు నాటకీయంగా మారుతుంది, వాటి బాహ్య కవచాలలో సిలికేట్లు మరియు నీటి మంచు వంటి జాతులను ఉత్పత్తి చేస్తుంది.[22][23]

సంక్లిష్ట సేంద్రీయ మరియు ప్రీబయోటిక్ అణువులు

ఆధునిక ఆస్ట్రోకెమిస్ట్రీ యొక్క ప్రధాన దృష్టి సంక్లిష్ట సేంద్రీయ అణువుల గుర్తింపు మరియు నిర్మాణంపై ఉంది. కాస్మిక్ ధూళి మిశ్రమ ఆరోమాటిక్–అలిఫాటిక్ నిర్మాణాలతో అస్ఫాటిక్ సేంద్రీయ ఘనపదార్థాలను కలిగి ఉందని,[24][25][26] మరియు పాలీసైక్లిక్ ఆరోమాటిక్ హైడ్రోకార్బన్‌లు (PAHs) విశ్వవ్యాప్తంగా విస్తరించి ఉన్నాయని పరిశీలనలు చూపించాయి. PAHs కాస్మిక్ కార్బన్లో 20% కంటే ఎక్కువ ఉండవచ్చు మరియు అమైనో ఆమ్లాలు మరియు న్యూక్లియోటైడ్లకు సంభావ్య పూర్వగాములుగా ప్రతిపాదించబడ్డాయి.[27]

అనేక ముఖ్యమైన గుర్తింపులు సంక్లిష్ట సేంద్రీయ పదార్థాల ఆస్ట్రోకెమికల్ ప్రాముఖ్యతను హైలైట్ చేశాయి. 2012లో, ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలు ప్రోటోస్టెల్లార్ బైనరీ IRAS 16293–2422 చుట్టూ సరళమైన చక్కెర గ్లైకోఆల్డిహైడ్ గుర్తింపును నివేదించారు,[28][29] ఇది జీవసంబంధిత అణువులు గ్రహాలు ఏర్పడకముందే ఏర్పడవచ్చని సూచిస్తుంది. 2015లో, ఫిలే ల్యాండర్ తోకచుక్క 67Pపై ఎసిటమైడ్, ఎసిటోన్, మిథైల్ ఐసోసైనేట్ మరియు ప్రోపియోనాల్డిహైడ్లతో సహా పదహారు సేంద్రీయ సమ్మేళనాలను గుర్తించింది.[30][31][32]

2023లో, శని గ్రహం యొక్క చంద్రుడైన ఎన్సెలాడస్ యొక్క ప్లూమ్స్‌లో హైడ్రోజన్ సైనైడ్ మరియు ఇతర సేంద్రీయ అణువులు గుర్తించబడ్డాయి, ఇది ఉపరితల సముద్రాలలో సంక్లిష్ట సేంద్రీయ సంశ్లేషణకు మద్దతు ఇచ్చే రసాయన-సమృద్ధిగా ఉన్న పరిసరాలు ఉండవచ్చని సూచిస్తుంది.[33][34][35]

పరిశీలనాత్మక పురోగతి

అటకామా లార్జ్ మిల్లీమీటర్/సబ్‌మిల్లీమీటర్ అర్రే (ALMA) వంటి ఆధునిక సౌకర్యాలు తోకచుక్కలు మరియు ఇతర వస్తువులలో అణు పంపిణీల యొక్క అధిక-రిజల్యూషన్ మ్యాపింగ్‌ను ప్రారంభించాయి. 2014లో, ALMA పరిశీలనలు తోకచుక్కలు C/2012 F6 (లెమ్మన్) మరియు C/2012 S1 (ISON) యొక్క కోమాలో HCN, HNC, H2CO మరియు ధూళి యొక్క ప్రాదేశిక పంపిణీని వెల్లడించాయి.[36][37]

ఆస్ట్రోకెమికల్ మోడలింగ్ కూడా పురోగతి సాధించింది. డోలోమాటోవ్ మరియు సహకారులు అభివృద్ధి చేసిన థర్మోడైనమిక్ నమూనాలు, నక్షత్రాల మధ్య ఉండే అంతరిక్ష మాధ్యమంలో (interstellar medium) సేంద్రీయ అణువుల పంపిణీని అంచనా వేయడానికి సంభావ్యత సిద్ధాంతాన్ని (probability theory) మరియు సమతాస్థితి ఉష్ణగతిక శాస్త్రాన్ని (equilibrium thermodynamics) ఉపయోగిస్తాయి.[38][39][40]

బాహ్య లింకులు

మూలం: ఇంగ్లీష్ వికీపీడియాలోని “Astrochemistry” వ్యాసానికి అనువాదం. మూల వ్యాసం: https://en.wikipedia.org/wiki/Astrochemistry ఈ అనువాదం స్వయంచాలకంగా రూపొందించబడింది.

  1. ↑ (2013-07-15). Astrochemistry. www.cfa.harvard.edu/.
  2. ↑ (1987). Advances in Standards and Methodology in Spectrophotometry. 1. Elsevier Science. ISBN 978-0444599056.
  3. ↑ A Timeline of Atomic Spectroscopy.
  4. ↑ Charles Wheatstone. (1836). "On the prismatic decomposition of electrical light". Journal of the Franklin Institute. 22 (1) 61–63. doi:10.1016/S0016-0032(36)91307-8.
  5. ↑ Bohr, N Rydberg's discovery of the spectral laws. p. 16.
  6. ↑ Swings, P. & Rosenfeld, L.. (1937). Considerations Regarding Interstellar Molecules. Astrophysical Journal. 86 483–486. doi:10.1086/143879.
  7. ↑ McKellar, A.. (1940). "Evidence for the Molecular Origin of Some Hitherto Unidentified Interstellar Lines". Publications of the Astronomical Society of the Pacific. 52 (307) 187. doi:10.1086/125159.
  8. ↑ S. Weinreb, A. H. Barrett, M. L. Meeks & J. C. Henry. (1963). "Radio Observations of OH in the Interstellar Medium". Nature. 200 (4909) 829–831. doi:10.1038/200829a0.
  9. ↑ Lewis E. Snyder, David Buhl, B. Zuckerman, and Patrick Palmer. (1969). "Microwave Detection of Interstellar Formaldehyde". Phys. Rev. Lett.. 22 (13) 679–681. doi:10.1103/PhysRevLett.22.679.
  10. ↑ NASA Researchers Make First Discovery of Life's Building Block in Comet.
  11. ↑ Brett A. McGuire, P. Brandon Carroll, Ryan A. Loomis, Ian A. Finneran, Philip R. Jewell, Anthony J. Remijan, Geoffrey A. Blake. (2016). "Discovery of the interstellar chiral molecule propylene oxide (CH3CHCH2O)". Science. 352 (6292) 1449–1452. doi:10.1126/science.aae0328.
  12. ↑ (18 Jan 2008). CO_survey_aitoff.jpg. Harvard University.
  13. ↑ (2003). "Interstellar glycine". Astrophys. J.. 593 (2) 848–867. doi:10.1086/375637.
  14. ↑ (2005). "A rigorous attempt to verify interstellar glycine". Astrophys. J.. 619 (2) 914–930. doi:10.1086/426677.
  15. ↑ Mumma. (2009). "Strong Release of Methane on Mars in Northern Summer 2003". Science. 323 (5917) 1041–1045. doi:10.1126/science.1165243.
  16. ↑ upGREAT – a new far-infrared spectrometer for SOFIA. DLR Portal.
  17. ↑ Greicius, Tony. (2015-03-26). Spitzer Space Telescope – Mission Overview. NASA.
  18. ↑ 18.0 18.1 18.2 (10 Sep 2013). The Astrophysics & Astrochemistry Laboratory. NASA Ames Research Center.
  19. ↑ 19.0 19.1 (28 Mar 2002). Astrobiology: Photochemistry on ice. Macmillan Publishers Ltd..
  20. ↑ Turbulent border. www.eso.org.
  21. ↑ 21.0 21.1 Trixler, F. (2013). "Quantum tunnelling to the origin and evolution of life.". Current Organic Chemistry. 17 (16) 1758–1770. doi:10.2174/13852728113179990083.
  22. ↑ (September 1998). Carbon Stars. Annual Review of Astronomy and Astrophysics. 36 369–433. doi:10.1146/annurev.astro.36.1.369.
  23. ↑ (29 February 2016). "A Model for the Dust Envelope of the Silicate Carbon Star Iras 09425-6040". The Astrophysical Journal. 819 (1) 61. doi:10.3847/0004-637X/819/1/61.
  24. ↑ Chow, Denise. (26 October 2011). Discovery: Cosmic Dust Contains Matter from Stars. Space.com.
  25. ↑ ScienceDaily Staff. (26 October 2011). Astronomers Discover Complex Organic Matter Exists Throughout the Universe. ScienceDaily.
  26. ↑ (26 October 2011). "Mixed aromatic–aliphatic organic nanoparticles as carriers of unidentified infrared emission features". Nature. 479 (7371) 80–83. doi:10.1038/nature10542.
  27. ↑ Hoover, Rachel. (February 21, 2014). Need to Track Organic Nano-Particles Across the Universe? NASA's Got an App for That. NASA.
  28. ↑ Than, Ker. (August 29, 2012). Sugar Found In Space. National Geographic.
  29. ↑ Staff. (August 29, 2012). Sweet! Astronomers spot sugar molecule near star. AP News.
  30. ↑ Jordans, Frank. (July 30, 2015). Philae probe finds evidence that comets can be cosmic labs. The Washington Post.
  31. ↑ (July 30, 2015). Science on the Surface of a Comet. European Space Agency.
  32. ↑ (July 31, 2015). "Philae's First Days on the Comet - Introduction to Special Issue". Science. 349 (6247) 493. doi:10.1126/science.aac5116.
  33. ↑ Green, Jaime. (5 December 2023). What Is Life? - The answer matters in space exploration. But we still don't really know.. The Atlantic.
  34. ↑ Chang, Kenneth. (14 December 2023). Poison Gas Hints at Potential for Life on an Ocean Moon of Saturn - A researcher who has studied the icy world said "the prospects for the development of life are getting better and better on Enceladus.". The New York Times.
  35. ↑ Peter, Jonah S.. (14 December 2023). Detection of HCN and diverse redox chemistry in the plume of Enceladus. Nature Astronomy. 8 (2) 164–173. doi:10.1038/s41550-023-02160-0.
  36. ↑ (August 11, 2014). NASA's 3-D Study of Comets Reveals Chemical Factory at Work. NASA.
  37. ↑ Cordiner, M.A.. (August 11, 2014). "Mapping the Release of Volatiles in the Inner Comae of Comets C/2012 F6 (Lemmon) and C/2012 S1 (ISON) Using the Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array". The Astrophysical Journal. 792 (1) L2. doi:10.1088/2041-8205/792/1/L2.
  38. ↑ (May 2014). "Thermodynamic models of the distribution of life-related organic molecules in the interstellar medium". Astrophysics and Space Science. 351 (1) 213–218. doi:10.1007/s10509-014-1844-8.
  39. ↑ (20 July 2014). "About Organic Systems Origin According to Equilibrium Thermodynamic Models of Molecules Distribution in Interstellar Medium". Applied Physics Research. 6 (5). doi:10.5539/apr.v6n5p65.
  40. ↑ Cite error: Invalid <ref> tag; no text was provided for refs named abundance of chemical elements3 == ఇవి కూడా చూడండి == * ఆస్ట్రోబోటనీ * ఆస్ట్రోబయాలజీ * ఆస్ట్రోఫిజిక్స్ * ఆస్ట్రోసైన్సెస్ * హెమోలిథిన్ * నక్షత్రాల మధ్య అంతరిక్ష మాధ్యమం * నక్షత్రాల మధ్య మరియు నక్షత్ర పరివేష్టిత అణువుల జాబితా * మాలిక్యులర్ ఆస్ట్రోఫిజిక్స్ * న్యూక్లియోకాస్మోక్రోనాలజీ * రీకాంబినేషన్ (కాస్మోలజీ) * రీఅయోనైజేషన్ == మూలాలు == <references
Retrieved from "https://ltrc.sciwiki.in/index.php?title=ఆస్ట్రోకెమిస్ట్రీ&oldid=3963"