Der Nachbau der Bausteine des Lebens im Labor
Jahrzehntelange astronomische Beobachtungen haben ergeben, dass das interstellare Medium große Mengen an Ionen, Radikalen und kleine und größere Molekülspezies enthält. Auf der anderen Seite deuten Laboruntersuchungen und astrochemische Modelle auf ein komplexes Zusammenspiel zwischen Gasphase und Festkörper hin. Insbesondere nimmt man an, dass viele organische Moleküle, einschließlich Aminosäuren, sich in eisigen Staubkörnern unter UV-Bestrahlung oder Wechselwirkung mit der kosmischen Strahlung bilden. Dennoch ist die Interpretation der Beobachtungen schwierig, weil die Messungen ex situ durchgeführt wurden. Spezielle Laborversuche sind notwendig, um die astrochemischen Prozesse von Festkörpern zu verstehen, die für die molekulare Komplexität im interstellaren Medium verantwortlich sind. Dies war das Ziel des EU-finanzierten Projekts NATURALISM (Novel analysis toward understanding the molecular complexity in the interstellar medium). Um dies zu erreichen, verwendete das Team einen neuen Versuchsaufbau, der vor Kurzem aufgebaut wurde und jetzt seine erste Daten produziert: das Mass-Analytical Tool for Reactions in Interstellar Ices (MATRI2CES). Dieses Ultrahochvakuum-System simuliert Bedingungen in kalten, dunklen interstellaren Wolken. Genauer gesagt, wird die Festkörperchemie bei niedriger Temperatur von einer mikrowellenbetriebenen Wasserstoffentladungslampe initiiert, die die Strahlung imitiert, die im Weltraum von kosmischen Strahlen ausgeht. Solche Lampen wurden verwendet, um die Photochemie in interstellaren Eis-Analoga zu studieren. Die Fähigkeiten von MATRI2CES wurden durch die kinetische Analyse der verschiedenen Photoprodukte aus Methaneis bei einer Temperatur von 20 Grad Kelvin demonstriert. Überzeugende Hinweise wurden auch für die Bildung von Spezies mit mehr als vier Kohlenstoffatomen gefunden. Ethandiol, auch als Ethylenglykol bekannt, ist eines der größten komplexen organischen Moleküle, die bis heute im Weltraum detektiert wurden. Die Wissenschaftler von NATURALISM schufen eine Reihe von spektroskopischen Parametern, um die Suche nach diesem Molekül bei Millimeter- und Submillimeter-Wellenlängen zu erleichtern. Die gesammelten Daten sind hilfreich für die Identifizierung von Ethandiol und anderen Molekülen mit Radioteleskop-Arrays wie dem Atacama Large Millimeter Array (ALMA). Auch dank der bemerkenswerten Empfindlichkeit von ALMA werden die Astronomen in der Lage sein, die Schatzkiste der effizientesten Fabriken des Universums für komplexe organische Moleküle zu öffnen.
Schlüsselbegriffe
Komplexe organische Moleküle, interstellar, astrochemisch, eisige Staubkörner, kosmische Strahlung
