AΣΤΡΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ

pillars-of-creation

“Το Άζωτο στο DNA μαs,το Ασβέστιο στα δόντια μαs,o Σίδηροs στο αίμα μαs,ο Άνθρακαs στις μηλόπιτες μας, στοιχεία που σφυρηλατήθηκαν στο εσωτερικό τεράστιων, καταρρεόντων αστέρων… είμαστε φτιαγμένοι από αστρικό υλικό”. Αυτά τα λόγια, που συνοψίζουν με έναν πολύ ουσιώδη τρόπο την αρχέγονη καταγωγή του Ανθρώπου, άλλα και όλων των έμβιων πλασμάτων, ειπώθηκαν από τον μεγάλο Carl Sagan, έναν από τους ευρηματικότερους και σημαντικότερους αστρονόμους του περασμένου αιώνα, που συνέβαλε με καταλυτικό τρόπο, όχι μόνο στην γνωστική εξέλιξη του τομέα του, άλλα και στην εκλαΐκευση της Αστρονομίας, αφαιρώντας με άριστο τρόπο ( μέσω ενός πνεύματος που ακόμα επιβάλλεται να αποτελεί οδηγό για εγχώριους και ξένους επιστήμονες ), τον χαρακτηρισμό « υπόθεση για λίγους». Η Αστρονομία αφορά όλους, ανεξαρτήτως προτιμήσεων. Η συνείδηση του ότι τόσο ο πλανήτης μας, όσο και εμείς οι ίδιοι αποτελούμε απλώς ένα απειροελάχιστο μέρος ενός πολύ ευρύτερου συνόλου, μια μικρή κυτταρική ομάδα αν θέλετε, στο σώμα ενός πολύ μεγαλύτερου οργανισμού. Ενός οργανισμού που αποτελεί τον φυσικό μας χώρο, και παρά την διστακτικότητα μας να τον εξερευνήσουμε, εξακολουθεί να ξεδιπλώνει τα θαύματα του στα μάτια μας. Έχουμε μείνει για πολύ καιρό στις ακτές αυτού του αχανούς κοσμικού ωκεανού, και για εξίσου πολύ καιρό απλώς παρατηρούμε και προσπαθούμε να καταγράψουμε το κάλεσμα του, θα μπορούμε να προσθέσουμε, παραφράζοντας ελαφρώς τον Carl Sagan.

Αστρική Χημεία

Για αρκετό καιρό αφότου ξεκινήσαμε να κατανοούμε ορισμένα από τα μυστικά του Διαστήματος θεωρούσαμε ότι πέρα από την μικρή και φιλόξενη βιόσφαιρα μας, ο χώρος που  ταξιδεύει  ο πλανήτης μας, δεν μπορεί να έχει καμία σχέση με αυτό που αποκαλούμε Ζωή. Απαγορευτικές θερμοκρασίες, απουσία Οξυγόνου, Κοσμική Ακτινοβολία. Ένα αφιλόξενο, εχθρικό κενό. Εμείς, από την ασφάλεια της μικρής μας μπλε κουκίδας, θεωρούσαμε τους εαυτούς μας «τυχερές μοναδικότητες» , που μπορούσαν να απολαμβάνουν το θαύμα της Ζωής, μια μοναδική νησίδα σε μια στείρα έρημο. Αργότερα, μελετώντας με ολοένα και περισσότερο εξελιγμένα όργανα και τεχνικές τις πληροφορίες που λάμβαναν τα όργανα παρατήρησης μας, ξεκινήσαμε να αντιλαμβανόμαστε ότι τα δομικά υλικά του πλανήτη μας, άλλα και τα δομικά υλικά όλων των ζωντανών οργανισμών, όχι μόνο βρίσκονται σε αφθονία στο Σύμπαν, άλλα οφείλουμε την ίδια μας την υπόσταση σε κατακλυσμικές αστρικές εκρήξεις που έλαβαν χώρα δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Όλα τα δομικά στοιχεία της ύλης, μεταστοιχειώθηκαν σε εξωπραγματικές συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης, από το Υδρογόνο ,το Ήλιο και το Λίθιο, στα βαρύτερα στοιχεία. Κάπως έτσι απέκτησε υπόσταση και ο Περιοδικός Πίνακας Στοιχείων της Χημείας. Με την πάροδο του Χρόνου, τα υπολείμματα αυτών των πρώτων αστρικών εκρήξεων ξεκίνησαν να σχηματίζουν νέα άστρα, τα περισσότερα από τα οποία ήταν λίγο διαφορετικά από τους γεννήτορες τους. Εμπλουτισμένα τώρα με βαρύτερα στοιχεία  όπως ο Σίδηρος και το Πυρίτιο, κάποια μεσοαστρικά νέφη, η πρώτη ύλη αστέρων και  πλανητών ξεκίνησαν να σχηματίζουν πλανήτες. Τα πρώτα ηλιακά συστήματα ανάλογα με το δικό μας είχαν γεννηθεί. Μέσα σε αυτό το ασταμάτητο χημικό εργαστήριο,  περίπου 5 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, η κατάρρευση ενός ανάλογου μοριακού νέφους έδωσε υπόσταση στο Ηλιακό μας Σύστημα. Μας ενδιαφέρει πάρα πολύ η μελέτη του πώς σχηματίζονται γενικά τα μόρια στο Διάστημα. Όχι μόνο για να αποκωδικοποιήσουμε τις διαδικασίες που οδήγησαν στην δική μας ύπαρξη, άλλα και για να πιστοποιήσουμε το ότι οι διαδικασίες που οδηγούν στην εμφάνιση της Ζωής, είναι παγκόσμιο και όχι τοπικό φαινόμενο. Μας ενδιαφέρει πρωτίστως η χημεία του Άνθρακα από την οποία και αποτελούμαστε, και όλες οι επιμέρους λειτουργίες που άπτονται αυτής. Η μελέτη αυτής ακριβώς της Χημείας,  έξω από τα όρια του πλανήτη μας, αποκαλείται Αστροχημεία.

horsehead

Ένα αστρικό χημικό εργαστήριο, με μια εντυπωσιακή παρειδωλία. Το Σκοτεινό Νεφέλωμα Κεφαλή του Ίππου στον Ωρίωνα.

Τα αχανή λίκνα της Ζωής

Ίσως τα πλέον ενδιαφέροντα, άλλα παράλληλα και σημαντικότερα διαστημικά χημικά εργαστήρια, να είναι τα Μοριακά νέφη. Αυτές οι γιγάντιες συγκεντρώσεις πρώτης δομικής ύλης, μπορούν να γίνουν τα μαζικότερα αντικείμενα ενός γαλαξία. Τα μεγαλύτερα από αυτά διαθέτουν υλικό ικανό να δώσει υπόσταση σε 1 εκατομμύριο άστρα ανάλογα με τον Ήλιο, ενώ μπορούν να καλύπτουν μια έκταση που σε ορισμένες περιπτώσεις φτάνει και τα 150 έτη φωτός. Για εκατομμύρια χρόνια μπορούν να βρίσκονται σε μια κατάσταση ισορροπίας, μέχρι η ύλη να ξεκινήσει να σχηματίζει μικρές αρχικά, πυκνότερες συγκεντρώσεις. Ωθούμενες από το ίδιο τους το βάρος, θα ξεκινούσαν να στροβιλίζονται. Τώρα πια είναι μικρές δίνες, που αυξάνουν σταδιακά την ταχύτητα περιστροφής τους, και μαζί και την θερμοκρασία στο κέντρο τους. Σε λίγο, ένας πρωτοστέρας έχει γεννηθεί. Κάπως έτσι γεννήθηκε και ο Ήλιος, μαζί με εκατοντάδες ίσως άλλα άστρα, όλα προερχόμενα από το ίδιο μοριακό νέφος, τα ίδια δομικά υλικά. Ο νεαρός Ήλιος σύντομα θα ξεκινήσει να συντήκει Υδρογόνο σε Ήλιο, ακτινοβολώντας ενέργεια. Οι μικρότερες δίνες, που δεν είχαν την ανάλογη πυκνότητα , έγιναν πλανήτες. Σαν τον Δία και τον Κρόνο, άλλα και τον Άρη και την Γή. Τα μοριακά νέφη, αποκαλούνται και «αστρικά βρεφοκομεία», καθώς πολλές φορές βρίσκουμε εκατοντάδες νεαρά άστρα που έχουν δημιουργηθεί σχεδόν ταυτόχρονα, περιβαλλόμενα από ακόμα από το «κουκούλι» τους, το «αμνιακό υγρό» της δημιουργίας τους. Ίσως το διασημότερο από αυτά τα αχανή αστρικά βρεφοκομεία να είναι το Μοριακό Νέφος του Ωρίωνα, μια τεράστια συγκέντρωση μικρότερων επιμέρους μοριακών νεφών με σημαντικό ρυθμό αστρογένεσης, περίπου 1500 έτη φωτός μακριά μας στο ομώνυμο αστερισμό.

protoplanetarydisc

Mια τέτοια μορφή πιθανότατα είχε το Ηλιακό μαs Σύστημα, σχεδόν 5 δισεκατομμύρια χρόνια πρίν. Έναs πρωτοπλανητικόs δίσκοs.

Και άλλοι τόποι δημιουργίας

Εκτός από τα μοριακά νέφη, πολύτιμα συστατικά δημιουργούνται και σε άλλες περιοχές του Διαστήματος. Ανάμεσα σε αυτούς βρίσκουμε ορισμένα άστρα πολύ πλούσια σε Άνθρακα, την βάση όπως είδαμε για την ανάπτυξη της Ζωής όπως την γνωρίζουμε. Για την ακρίβεια πολλές πολύπλοκες ενώσεις του Άνθρακα έχουν εντοπιστεί να παράγονται από την δραστηριότητα αυτών των άστρων. Άλλα ακόμα και ο αστρικός θάνατος, με την βίαιη μορφή που συναντούμε στις εκρήξεις υπερκαινοφανών, οδηγεί στην επιθυμητή χημική ανισορροπία, που τόσο καίριας σημασίας είναι για την υπόθεση που εξετάζουμε. Το ωστικό κύμα μιας τέτοιας έκρηξης, συμπιέζει και θερμαίνει τα αέρια. Η θερμότητα μπορεί να γίνει ο κατάλληλος καταλύτης για την έναρξη των ενδοθερμικών χημικών αντιδράσεων ανάμεσα σε μέχρι τότε αδρανή μόρια, οδηγώντας στον σχηματισμό πολύπλοκων ενώσεων του Άνθρακα.  Παράλληλα, κάπου περισσότερο κοντά μας, όλο και αυξάνονται οι ενδείξεις που θέλουν τους κομήτες ως τους κατάλληλους μεταφορείς τόσο των δομικών για την Ζωή συστατικών, όσο και ενδιάμεσο περιβάλλον για απλές μονοκύτταρες μορφές Ζωής. Κατά τον Freeman Dyson, αποτελούν τους ιδανικούς μεταφορείς-«μολυντές» της Ζωής, αφού οι χαοτικές τροχιές τους, και οι συχνές προσκρούσεις τους, μπορούν να μεταφέρουν σε μεγάλη κλίμακα πολλές σύνθετες ανθρακικές ενώσεις, που αποτελούν την βάση για την Ζωή.

comet-lovejoy

Και οι κομήτεs, όπωs ο εικονιζόμενοs Lovejoy, έχουν μπεί για τα καλά και σε περίοπτη θέση στην λίστα των ερευνητών τηs Ζωήs.

Φυσικά μια επιγραμματική αναφορά σε αυτούς τους τόπους δεν μπορεί να καλύψει ούτε κατά το ελάχιστο την προκλητική πολυπλοκότητα των διεργασιών που συντελούνται στο Διάστημα. Η Αστρική Χημεία μέρα με τη μέρα, καλείται να απαντήσει σε όλο και περισσότερα προκλητικά ενδιαφέροντα δεδομένα. Ανά διαστήματα θα επανερχόμαστε με άρθρα, άλλες φορές περισσότερο εξειδικευμένα, άλλες φορές προσπαθώντας να καλύψουμε νέες, αναμενόμενες ανακαλύψεις που σίγουρα θα μας απασχολήσουν τα επόμενα χρόνια. Ούτε μια σειρά άρθρων μπορεί να καλύψει την δυναμική φύση και την πολυπλοκότητα του φαινομένου της Ζωής. Για τον σκοπό αυτό χρειάζεται βιβλίο, όχι όμως γραμμένο από ανθρώπινο χέρι. Η ίδια η Ζωή συνεχίζει και γράφει ένα βιβλίο που τα κεφάλαια του εκτείνονται σε εποχές όπου η έννοια « άνθρωπος» ήταν κάτι παντελώς άγνωστο, και με μορφές που ίσως ακόμα να μην διαθέτουμε κατάλληλα εκπαιδευμένα «μάτια» για να δούμε.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s