Lehdistötiedote

ALMA ja Rosetta tekivät metyylikloridihavainnon avaruudesta

Ei siis toivoakaan, että molekyyli olisi elämän merkki

2. lokakuuta 2017

ALMA-teleskoopilla (Atacama Large Millimetre/submillimetre Array) ja ESA:n Rosetta-luotaimella tehdyt havainnot ovat paljastaneet orgaanisen halogeenin, metyylikloridin olemassaolon sekä vauvatähteä että komeettaa ympäröivässä kaasussa. Orgaaniset halogeenit muodostuvat Maapallolla orgaanisten prosessien kautta, mutta tämä on kautta aikojen ensimmäinen havainto niistä tähtienvälisessä avaruudessa. Tämä havainto antaa ymmärtää, että orgaaniset halogeenit eivät kenties ole niin hyviä elämän merkkejä kuin oli toivottu, mutta ne saattavat olla merkittäviä rakennusosasia planeettoja muodostavassa materiassa. Tämä tulos, joka ilmestyy julkaisusarjassa Nature Astronomy, alleviivaa Maapallon ulkopuolisen elämän merkkeinä toimivien molekyylien löytämisen haasteellisuutta.

Chilessä sijaitsevan ALMA:n ja ESA:n Rosetta-luotaimen ROSINA-havaintolaitteen havaintoaineistoa käyttäen tähtitieteilijäryhmä on löytänyt heikkoja merkkejä kemiallisesta yhdisteestä metyylikloridi (CH₃Cl), joka tunnetaan myös nimillä kloorimetaani ja monokloorimetaani, sekä noin 400 valovuoden etäisyydellä sijaitsevan vauvatähtijärjestelmän IRAS 16293-2422 [1] että oman aurinkokuntamme kuuluisan komeetan 67P/Churyumov-Gerasimenko (67P/C-G) ympäristöstä. Uudet ALMA-havainnot ovat kautta aikojen ensimmäinen havainto vakaasta orgaanisesta halogeenista tähtienvälisessä avaruudessa [2].

Orgaaniset halogeenit koostuvat kloorin ja fluorin kaltaisesta halogeenista, joka on muodostanut sidoksen hiilen ja joskus muiden alkuaineiden kanssa. Maapallolla nämä yhdisteet muodostuvat tiettyjen biologisten prosessien kautta erilaisissa organismeissa ihmisistä sieniin sekä teollisissa prosesseissa, kuten väriaineiden ja lääkkeiden valmistuksessa [3].

Tätä uutta havaintoa yhdestä tällaisesta yhdisteestä, metyylikloridista, paikoissa, joiden täytyy edeltää elämän syntyä, voi pitää pettymyksenä, sillä aikaisemmat tutkimukset olivat antaneet ymmärtää, että nämä molekyylit voisivat ilmaista elämän läsnäolon.

"Orgaanisen halogeenin metyylikloridi löytäminen lähellä näitä nuoria, auringonkaltaisia tähtiä oli yllättävää," sanoi Edith Fayolle, Yhdysvaltain Massachusettsin Cambridgessa sijaitsevan Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics -tutkimuslaitoksen tutkija sekä uuden julkaisun pääkirjoittaja. "Me emme yksinkertaisesti ennustaneet sen muodostumista ja olimme yllättyneitä löytäessämme sitä niin merkittävinä pitoisuuksina. Nyt on selvää, että nämä molekyylit muodostuvat helposti tähtien lastentarhoissa, mikä tarjoaa tietoa omammekin kaltaisten planeettajärjestelmien kemiallisesta evoluutiosta."

Eksoplaneettatutkimus on edennyt jo hyvän matkaa planeettojen löytämisestä — nykyään tunnetaan yli 3000 eksoplaneettaa — etsimään kemiallisia tunnusmerkkejä, jotka saattaisivat ilmaista elämän mahdollisen läsnäolon. Elintärkeä askel on sen määrittäminen mitkä molekyylit voivat toimia elämän tunnusmerkkeinä, mutta luotettavien tunnusmerkkien määrittäminen on yhä vaikea prosessi.

"ALMA:n orgaanisten halogeenien löytö tähtienvälisestä aineesta kertoo meille myös jotakin planeettojen orgaanisen kemian alkuehdoista. Tällainen kemia on tärkeä askel kohti elmän alkuperää," lisää Karin Öberg, yksi tutkimuksen kirjoittajista. "Löytöömme perustuen orgaaniset halogeenit ovat niinkutsutun 'alkuliemen' todennäköinen osatekijä, sekä nuorella Maapallolla että vastasyntyneillä terrestriaalisilla eksoplaneetoilla."

Tämä antaa ymmärtää, että tähtitieteilijät ovat saattaneet ymmärtää asian väärinpäin. Sen sijaan, että orgaaniset halogeenit ilmaisisivat olemassaolevan elämän läsnäolon, ne saattavat olla tärkeä osatekijä huonosti ymmärretyssä elämän alkuperään liittyvässä kemiassa.

Yksi kirjoittajista, Kööpenhaminan yliopiston Niels Bohr -instituutin Jes Jørgensen lisää: "Tämä tulos osoittaa ALMA:n tehon havaita astrobiologian kannalta kiinnostavia molekyylejä nuorten tähtien suunnassa mittakaavoissa, joissa planeetat saattavat olla muodostumassa. ALMA:a käyttäen löysimme aikaisemmin sokerien ja aminohappojen esimuotoja eri tähtien ympäriltä. Metyylikloridin löytyminen lisäksi komeetan 67P/C-G ympäriltä vahvistaa linkkejä etäisten prototähtien ja oman aurinkokuntamme biologiaa edeltävän kemian välillä."

Tähtitieteilijät ovat verranneet metyylikloridin suhteellisia määriä, jotka käsittävät kloorin eri isotooppeja vauvatähtijärjestelmässä ja komeetassa — sekä löytäneet samankaltaisia määriä. Tämä tukee ajatusta, että nuoret planeettajärjestelmät voivat periä kemiallisen koostumuksen niiden emotähden muodostavalta kaasupilveltä ja avaa mahdollisuuden, että orgaaniset halogeenit voivat saapua nuorten järjestelmien planeetoille planeettojen muodostuksen aikana tai komeettatörmäysten kautta.

"Meidän tuloksemme osoittavat, että meillä on yhä paljon opittavaa orgaanisten halogeenien muodostumisesta," päättää Fayolle. "Orgaanisten halogeenien jatkoetsintää muiden prototähtien ja komeettojen ympäriltä tarvitaan auttamaan vastauksen löytämisessä."

Lisähuomiot

[1] Tämä prototähti on kaksoistähtijärjestelmä, jota ympäröi molekyylipilvi Rho Ophiuchi -tähtienmuodostusalueessa, mistä syystä se on erinomainen kohde ALMA:n millimetri- ja alimillimetriaallonpituuksien katseelle.

[2] Käytetty havaintoaineisto tuli ALMA:n PILS-kartoituksesta (Protostellar Interferometric Line Survey). Tämän kartoituksen tavoite on kartoittaa tähtijärjestelmän IRAS 16293-2422 kemiallista monimuotoisuutta kuvaamalla täydellä ALMA:n tarjoamalla aallonpituusvälillä ilmakehän 0.8 millimetrin aukossa hyvin pienillä mittakaavoilla, jotka ovat verrannollisia aurinkokunnan kokoon.

Ryhmä CF+, jota voidaan pitää orgaanisena halogeenina, oli jo löydetty, mutta se ei ole vakaa.

[3] Freoneja käytettiin laajalti jäähdytysaineina, mutta ne ovat nykyään kiellettyjä, koska ne tuhoavat Maapalloa suojaavaa otsonikerrosta.

Lisätietoa

Tätä tutkimusta on esitelty tutkimusjulkaisussa "Protostellar and Cometary Detections of Organohalogens”, jonka kirjoittivat E. Fayolle et al. Julkaisu ilmestyy julkaisusarjassa Nature Astronomy 2. lokakuuta 2017.

Tutkimusryhmään kuuluvat Edith C. Fayolle (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, USA), Karin I. Öberg (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, USA),  Jes K. Jørgensen (Kööpenhaminan yliopisto, Tanska), Kathrin Altwegg (Bernin yliopisto, Sveitsi),  Hannah Calcutt (Kööpenhaminan yliopisto, Tanska), Holger S. P. Müller (Universität zu Köln, Saksa), Martin Rubin (Bernin yliopisto, Sveitsi), Matthijs H. D. van der Wiel (Alankomaiden radiotähtitieteen instituutti, Alankomaat), Per Bjerkeli (Onsalan avaruusobservatorio, Ruotsi), Tyler L. Bourke (SKA Organisation, Iso-Britannia), Audrey Coutens (University College London, Iso-Britannia), Ewine F. van Dishoeck (Leidenin yliopisto, Alankomaat; Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Saksa), Maria N. Drozdovskaya (Bernin yliopisto, Sveitsi), Robin T. Garrod (University of Virginia, USA), Niels F. W. Ligterink (Leidenin yliopisto, Alankomaat), Magnus V. Persson (Onsalan avaruusobservatorio, Ruotsi), Susanne F. Wampfler (Bernin yliopisto, Sveitsi) ja ROSINA-tutkimusryhmä.

ALMA on kansainvälinen Euroopan, Pohjois-Amerikan ja Itä-Aasian kumppanuushanke yhteistyössä Chilen tasavallan kanssa. ALMA:a rahoittaa Euroopassa Euroopan eteläinen observatorio (ESO), Pohjois-Amerikassa Yhdysvaltain kansallinen tiedesäätiö (NSF) yhteistyössä Kanadan kansallisen tutkimusneuvoston (NRC) ja Taiwanin kansallisen tiedeneuvoston (NSC) kanssa sekä Itä-Aasiassa Japanin kansalliset luonnontiedeinstituutit (NINS) yhteistyössä Taiwanin Academia Sinican (AS) ja Korean tähtitieteen ja avaruustieteiden instituutin (KASI) kanssa.

ALMA:n rakentamista ja toimintaa ohjaa Euroopan osalta ESO, Pohjois-Amerikan osalta Kansallinen radiotähtitieteen observatorio (NRAO), jota hallinnoi Associated Universities, Inc. (AUI), ja Itä-Aasian osalta Japanin Kansallinen tähtitieteellinen observatorio (NAOJ). Yhteinen ALMA-observatorio (JAO) huolehtii ALMA:n rakentamisen, kokoonpanon ja operaation yhtenäisestä johdosta ja hallinnoinnista.

ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 16 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Brasilia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Puola, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja Tšekin tasavalta. ESO toteuttaa kunnianhimoista ohjelmaa, joka keskittyy tehokkaiden maanpäällisten havaintovälineiden suunnitteluun, rakentamiseen ja käyttöön. Välineiden avulla tähtitieteilijät voivat tehdä merkittäviä tieteellisiä löytöjä. ESO:lla on myös johtava asema tähtitieteen tutkimuksen kansainvälisen yhteistyön edistämisessä ja organisoinnissa. ESO:lla on Chilessä kolme ainutlaatuista huippuluokan observatoriota: La Silla, Paranal ja Chajnantor. ESO:lla on Paranalilla Very Large Telescope (VLT), maailman kehittynein näkyvää valoa havainnoiva tähtitieteellinen observatorio, ja kaksi kartoitusteleskooppia. VISTA toimii infrapuna-alueella ja on maailman suurin kartoitusteleskooppi. VLT Survey Telescope on suurin vartavasten taivaan näkyvän valon kartoitukseen suunniteltu teleskooppi. ESO on yksi maailman suurimman tähtitieteellisen projektin, ALMA-teleskoopin pääyhteistyökumppaneista. Lähellä Paranalia sijaitsevalla Cerro Armazonesilla ESO rakentaa 39-metrin kokoista ELT -teleskooppia (Extremely Large Telescope), josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

• Tutkimusjulkaisu julkaisusarjassa Nature Astronomy
• Aikaisempia ALMA:n tuloksia tästä tähdestä: metyyli-isosyanaatti ja sokerit
• Valokuvia ALMA:sta

Yhteystiedot

Edith Fayolle
Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics
Cambridge, Massachusetts, USA
Sähköposti: efayolle@cfa.harvard.edu

Jes K. Jørgensen
Niels Bohr Institute, University of Copenhagen
Copenhagen, Denmark
Puh.: +45 4250 9970
Sähköposti: jeskj@nbi.dk

Ewine van Dishoeck
Leiden Observatory
Leiden, Netherlands
Puh.: +31 71 5275814
Sähköposti: ewine@strw.leidenuniv.nl

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6655
Matkapuhelin: +49 151 1537 3591
Sähköposti: rhook@eso.org

Pasi Nurmi (Lehdistön yhteyshenkilö Suomi)
ESO Science Outreach Network ja University of Turku
Turku, Finland
Puh.: +358 29 4504 358
Sähköposti: eson-finland@eso.org

Connect with ESO on social media