Forskare använde laboratorieexperiment för att återställa kemiska steg som leder till bildandet av komplexa kolväten i rymden. En ny analys från Lawrence Berkeley Lab försökte förklara närvaron av pyren (en kemisk förening som kallas polycykliskt aromatiskt kolväte) i vissa meteoriter.
Forskare tror att några av de första kolstrukturerna genomgick evolutionen i rymden. Från enkla gaser kan man skapa endimensionella och tvådimensionella strukturer. Pyren leder till tvådimensionell grafen, följt av grafit och utvecklingen av mer komplex kemi.
Pyrensens molekylstruktur är representerad av 16 kolatomer och 10 väteatomer. Det visade sig att samma termiska processer som leder till skapandet av pyren också utförs i förbränningsprocesser i bilmotorer, vilket resulterar i att sotpartiklar uppträder.
Den senare studien baseras på tidigare verk, där de analyserade kolväten med mindre molekylära ringar, observerade i rymden. När de först märktes var det inte klart hur de kom fram. Denna fråga tvingade astronomer och kemister att gå ihop för att förstå hur de kemiska föregångarna för livet i rymden bildades. Pyrenen tillhör familjen polycykliska aromatiska kolväten (PAH), som står för ca 20% av allt galaktiskt kol. PAH är organiska molekyler som består av en sekvens av kondenserade molekylringar.
Forskare undersökte kemiska reaktioner associerade med kombinationen av en komplex kolväteradikal 4-fenantren, vars molekylära struktur innefattar en sekvens av 3 ringar och innehåller 14 kolatomer och 9 väteatomer med acetylen.
Gasblandningen infördes i mikroreaktorn, vilken upphettade provet till höga temperaturer för att simulera stellära betingelser. Enheten genererar ljusstrålar från IR till röntgenstrålar. Blandningen kom ut genom ett litet munstycke vid supersoniska hastigheter, vilket gjorde det möjligt att stoppa den aktiva kemi i den uppvärmda cellen. Teamet fokuserade sedan en stråle med vakuum UV-ljus från synkrotronen till den uppvärmda gasblandningen.
Detektorn hos de laddade partiklarna mättes olika ankomsttider för partiklarna bildade efter jonisering. De innehöll kontrollens signaturer av modermolekylerna. Experimentella mätningar och teoretiska beräkningar gjorde det möjligt för oss att se mellanliggande kemiska steg och bekräfta skapandet av pyren. I framtida studier planerar de att studera metoder för bildning av större ringformiga molekyler med samma teknik.
