จักรวาลเคมี: มันคืออะไร? เคมีในอวกาศ แหล่งที่มาของการก่อตัวขององค์ประกอบทางเคมีในอวกาศ

Bovyka Valentina Evgenievna

ดาวน์โหลด:

ดูตัวอย่าง:

สถาบันการศึกษางบประมาณเทศบาล

โรงเรียนมัธยมหมายเลข 20 แห่งครัสโนดาร์

การกระจายองค์ประกอบทางเคมีบนโลกและในอวกาศ การก่อตัวขององค์ประกอบทางเคมีในกระบวนการสังเคราะห์นิวเคลียสเบื้องต้นและภายในดวงดาว

บทคัดย่อฟิสิกส์

ทำโดยนักเรียน:

10 "B" ชั้น MBOU โรงเรียนมัธยมหมายเลข 20 ของ Krasnodar

Bovyka Valentina

ครู:

Skryleva Zinaida Vladimirovna

ครัสโนดาร์

2016

1. เคมีของอวกาศซึ่งศึกษาเคมีของอวกาศ
2. เงื่อนไขบางประการ
3. องค์ประกอบทางเคมีของดาวเคราะห์ในระบบสุริยะและดวงจันทร์
4. องค์ประกอบทางเคมีของดาวหางอุกกาบาต
5. การสังเคราะห์นิวเคลียสเบื้องต้น
6. กระบวนการทางเคมีอื่นๆ ในจักรวาล
7. ดาว.
8. สื่อระหว่างดวงดาว
9. รายการทรัพยากรที่ใช้แล้ว

เคมีอวกาศ. เคมีอวกาศศึกษาอะไร

วิชาของการศึกษาเคมีอวกาศคือองค์ประกอบทางเคมีของวัตถุในจักรวาล (ดาวเคราะห์, ดาว, ดาวหาง ฯลฯ ) อวกาศระหว่างดวงดาวรวมถึงกระบวนการทางเคมีที่เกิดขึ้นในอวกาศ

เคมีของจักรวาลเกี่ยวข้องกับกระบวนการที่เกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยาระหว่างอะตอมกับโมเลกุลของสสาร และฟิสิกส์เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์นิวคลีโอสในดาวฤกษ์

คำบางคำ

เพื่อความสะดวกในการรับรู้เนื้อหาต่อไปนี้ จำเป็นต้องมีอภิธานศัพท์

ดาว - ลูกบอลก๊าซเรืองแสงขนาดใหญ่ในลำไส้ซึ่งมีปฏิกิริยาการสังเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีเกิดขึ้น

ดาวเคราะห์ - เทห์ฟากฟ้าที่โคจรรอบดาวฤกษ์หรือเศษของพวกมัน

ดาวหาง - วัตถุอวกาศซึ่งประกอบด้วยก๊าซแช่แข็งฝุ่น

อุกกาบาต - วัตถุจักรวาลขนาดเล็กตกลงสู่พื้นโลกจากอวกาศระหว่างดาวเคราะห์

อุกกาบาต - ปรากฏการณ์ที่มีลักษณะเป็นเส้นเรืองแสง ซึ่งเกิดจากการที่อุกกาบาตตกกระทบชั้นบรรยากาศของโลก

สื่อระหว่างดวงดาว- วัตถุหายาก รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า และสนามแม่เหล็กที่เติมช่องว่างระหว่างดวงดาว

ส่วนประกอบหลักของสสารในอวกาศ ได้แก่ แก๊ส ฝุ่น รังสีคอสมิก

การสังเคราะห์นิวเคลียส - กระบวนการสร้างนิวเคลียสขององค์ประกอบทางเคมี (หนักกว่าไฮโดรเจน) ในปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน

องค์ประกอบทางเคมีของดาวเคราะห์ในระบบสุริยะและดวงจันทร์

ดาวเคราะห์ในระบบสุริยะเป็นวัตถุท้องฟ้าที่โคจรรอบดาวฤกษ์ที่เรียกว่าดวงอาทิตย์

ระบบสุริยะประกอบด้วยดาวเคราะห์ 8 ดวง: ดาวพุธ ดาวศุกร์ โลก ดาวอังคาร ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส ดาวเนปจูน

ลองพิจารณาดาวเคราะห์แต่ละดวงแยกกัน

ปรอท

ดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดในระบบสุริยะ ซึ่งเป็นดาวเคราะห์ที่เล็กที่สุด เส้นผ่านศูนย์กลางของดาวพุธอยู่ที่ประมาณ 4870 กม.

องค์ประกอบทางเคมี

แกนกลางของดาวเคราะห์คือเหล็ก เฟอร์โรแมกเนติก ปริมาณธาตุเหล็ก = 58%

ตามข้อมูลหนึ่งบรรยากาศประกอบด้วยไนโตรเจนเป็นส่วนใหญ่ (N 2 ) ผสมกับคาร์บอนไดออกไซด์ (CO 2 ) ตามที่คนอื่น ๆ - จากฮีเลียม (He), นีออน (Ne) และอาร์กอน (Ar)

วีนัส

ดาวเคราะห์ดวงที่สองในระบบสุริยะ เส้นผ่านศูนย์กลาง ≈ 6000 กม.

องค์ประกอบทางเคมี

แกนกลางเป็นเหล็ก เสื้อคลุมประกอบด้วยซิลิเกต คาร์บอเนต

บรรยากาศเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ 97% (CO 2 ) ที่เหลือคือไนโตรเจน (N 2 ), น้ำ (H 2 O) และออกซิเจน (O 2 ).

โลก

ดาวเคราะห์ดวงที่สามของระบบสุริยะ ซึ่งเป็นดาวเคราะห์ดวงเดียวในระบบสุริยะที่มีสภาวะเอื้ออำนวยต่อการดำรงชีวิตมากที่สุด เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 12,500 กม.

องค์ประกอบทางเคมี

แกนเหล็ก เปลือกโลกมีออกซิเจน O 2 (49%), ซิลิกอน Si (26%), อะลูมิเนียม Al (4.5%) รวมถึงองค์ประกอบทางเคมีอื่นๆ บรรยากาศเป็นไนโตรเจน 78% (N 2 ), 21% จากออกซิเจน (O 2 ) และ 0.03% จากคาร์บอนไดออกไซด์ (CO 2 ) ส่วนที่เหลือเป็นก๊าซเฉื่อย ไอน้ำ และสิ่งสกปรก ไฮโดรสเฟียร์ประกอบด้วยออกซิเจน O . เป็นส่วนใหญ่ 2 (85.82%), ไฮโดรเจน H 2 (10.75%) และองค์ประกอบอื่นๆ สิ่งมีชีวิตทั้งหมดมีคาร์บอน (C)

ดาวอังคาร

ดาวอังคารเป็นดาวเคราะห์ดวงที่สี่ในระบบสุริยะ เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 7000 km

องค์ประกอบทางเคมี

แกนเหล็ก เปลือกโลกประกอบด้วยเหล็กออกไซด์และซิลิเกต

ดาวพฤหัสบดี

ดาวพฤหัสบดีเป็นดาวเคราะห์ดวงที่ห้าจากดวงอาทิตย์ ดาวเคราะห์ที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะ เส้นผ่าศูนย์กลางกว่า 140,000 กม.

องค์ประกอบทางเคมี

แกนกลางถูกบีบอัดไฮโดรเจน (H 2 ) และฮีเลียม (He) ในบรรยากาศประกอบด้วยไฮโดรเจน (H 2 ), มีเทน (CH 4 ), ฮีเลียม (He), แอมโมเนีย (NH .) 3 ).

ดาวเสาร์

ดาวเสาร์เป็นดาวเคราะห์ดวงที่หกจากดวงอาทิตย์ มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 120,000 กม.

องค์ประกอบทางเคมี

ไม่มีข้อมูลเกี่ยวกับแกนกลางและเปลือกโลก ชั้นบรรยากาศประกอบด้วยก๊าซชนิดเดียวกับชั้นบรรยากาศของดาวพฤหัสบดี

ดาวยูเรนัสและดาวเนปจูน

ดาวยูเรนัสและเนปจูนเป็นดาวเคราะห์ดวงที่เจ็ดและแปดตามลำดับ ดาวเคราะห์ทั้งสองดวงมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 50,000 กม.

องค์ประกอบทางเคมี

ไม่มีข้อมูลเกี่ยวกับแกนกลางและเปลือกนอก บรรยากาศเกิดจากมีเทน (CH 4 ), ฮีเลียม (He), ไฮโดรเจน (H 2 ).

ดวงจันทร์

ดวงจันทร์เป็นบริวารของโลก ซึ่งเป็นฐานวัตถุดิบ ดินทางจันทรคติเรียกว่า regolith ประกอบด้วยซิลิกอนออกไซด์ (IV) อะลูมิเนียมออกไซด์และออกไซด์ของโลหะอื่น ๆ ยูเรเนียมจำนวนมากไม่มีน้ำ

องค์ประกอบทางเคมีของดาวหาง อุกกาบาต

อุกกาบาต

อุกกาบาตเป็นเหล็ก หินเหล็ก และหิน บ่อยครั้งที่อุกกาบาตหินตกลงสู่พื้นโลก ตามการคำนวณโดยเฉลี่ยแล้วสำหรับอุกกาบาตเหล็กทุกตัวมีหิน 16 ก้อน

องค์ประกอบทางเคมีของอุกกาบาตเหล็กคือ 90% เหล็ก (Fe), 8.5% นิกเกิล (Ni), 0.6% โคบอลต์ (Co) และ 0.01% ซิลิกอน (Si)

อุกกาบาตหินประกอบด้วยออกซิเจนเป็นส่วนใหญ่ (0 2 ) (41%) และซิลิกอน (Si) (21%)

ดาวหาง

ดาวหางเป็นวัตถุแข็งที่ล้อมรอบด้วยเปลือกก๊าซ แกนกลางประกอบด้วยมีเทนแช่แข็ง (CH 4) และแอมโมเนีย (NH 3 ) ที่มีแร่ธาตุเจือปน พบอนุมูลและไอออนหลายชนิดในดาวหางก๊าซ การสังเกตล่าสุดทำจากดาวหางเฮล-บอปป์ ซึ่งรวมถึงไฮโดรเจนซัลไฟด์ น้ำ น้ำหนัก ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ฟอร์มัลดีไฮด์ เมทานอล กรดฟอร์มิก ไฮโดรเจนไซยาไนด์ มีเทน อะเซทิลีน อีเทน ฟอสเตอร์ไทต์ และสารประกอบอื่นๆ

การสังเคราะห์นิวเคลียสเบื้องต้น

ในการพิจารณาการสังเคราะห์นิวเคลียสเบื้องต้นให้เปิดไปที่ตาราง

อายุของจักรวาล	อุณหภูมิ K	สภาพและองค์ประกอบของสสาร
0.01 วินาที	10 11	นิวตรอน โปรตอน อิเล็กตรอน โพซิตรอนในสภาวะสมดุลทางความร้อน หมายเลข n และ p เท่ากัน
0.1 วินาที	3*10 10	อนุภาคเหมือนกัน แต่อัตราส่วนของจำนวนโปรตอนต่อจำนวนนิวตรอนคือ 3:5
	10 10	อิเล็กตรอนและโพซิตรอนทำลายล้าง p:n =3:1
13.8 วิ	3*10 9	ดิวเทอเรียม D และนิวเคลียสฮีเลียมเริ่มก่อตัว 4 ไม่ อิเล็กตรอนและโพซิตรอนหายไป มีโปรตอนและนิวตรอนอิสระอยู่
35 นาที	3*10 8	ตั้งค่าจำนวน D และ ไม่สัมพันธ์กับจำนวน p และ n 4 เขา:H + ≈24-25% โดยน้ำหนัก
7*10 5 ปี	3*10 3	พลังงานเคมีเพียงพอที่จะสร้างอะตอมที่เป็นกลางที่เสถียร เอกภพมีความโปร่งใสต่อการแผ่รังสี สสารครอบงำการแผ่รังสี

สาระสำคัญของการสังเคราะห์นิวเคลียสหลักจะลดลงจนถึงการก่อตัวของนิวเคลียสดิวเทอเรียมจากนิวคลีออนจากนิวเคลียสของดิวเทอเรียมและนิวคลีออน - นิวเคลียสฮีเลียมที่มีมวล 3 และไอโซโทปและจากนิวเคลียส 3 ไม่ 3 H และนิวคลีออน - นิวเคลียส 4 ไม่

กระบวนการทางเคมีอื่นๆ ในจักรวาล

ที่อุณหภูมิสูง (ในอวกาศรอบดาวอุณหภูมิสามารถเข้าถึงได้ประมาณหลายพันองศา) สารเคมีทั้งหมดเริ่มสลายตัวเป็นส่วนประกอบ - อนุมูล (CHH) 3 จาก 2 , CH เป็นต้น) และอะตอม (H, O เป็นต้น)

ดาว

ดาวฤกษ์แตกต่างกันในด้านมวล ขนาด อุณหภูมิ ความส่องสว่าง

ชั้นนอกของดาวฤกษ์ประกอบด้วยไฮโดรเจนเป็นส่วนใหญ่ เช่นเดียวกับฮีเลียม ออกซิเจน และองค์ประกอบอื่นๆ (C, P, N, Ar, F, Mg เป็นต้น)

ดาวแคระย่อยประกอบด้วยองค์ประกอบที่หนักกว่า: โคบอลต์ สแกนเดียม ไททาเนียม แมงกานีส นิกเกิล ฯลฯ

ในบรรยากาศของดาวยักษ์ ไม่เพียงแต่จะพบอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีเท่านั้น แต่ยังพบโมเลกุลของออกไซด์ที่ทนไฟได้ (เช่น ไททาเนียมและเซอร์โคเนียม) เช่นเดียวกับอนุมูลบางตัว: CN, CO, C 2

องค์ประกอบทางเคมีของดาวฤกษ์ได้รับการศึกษาโดยวิธีสเปกโตรสโกปี ดังนั้นดวงอาทิตย์จึงพบธาตุเหล็ก ไฮโดรเจน แคลเซียม และโซเดียม ฮีเลียมถูกพบครั้งแรกบนดวงอาทิตย์ และต่อมาพบในชั้นบรรยากาศของโลก ปัจจุบันพบองค์ประกอบ 72 รายการในสเปกตรัมของดวงอาทิตย์และวัตถุท้องฟ้าอื่น ๆ องค์ประกอบทั้งหมดเหล่านี้ยังพบบนโลกอีกด้วย

แหล่งพลังงานของดาวฤกษ์คือปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ฟิวชัน

ในระยะแรกของชีวิตดาวฤกษ์ ไฮโดรเจนจะเปลี่ยนเป็นฮีเลียมภายใน

4 1 H → 4 He

ฮีเลียมจะเปลี่ยนเป็นคาร์บอนและออกซิเจน

3 4 เขา → 12 C

4 4 เขา → 16 O

ในขั้นต่อไป คาร์บอนและออกซิเจนเป็นเชื้อเพลิง ในกระบวนการอัลฟา องค์ประกอบของนีออนจะก่อตัวเป็นเหล็ก ปฏิกิริยาเพิ่มเติมของการดักจับอนุภาคที่มีประจุนั้นเป็นการดูดความร้อน ดังนั้นการสังเคราะห์นิวคลีโอสจึงหยุดลง เนื่องจากการหยุดของปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ ความสมดุลของแกนเหล็กจึงถูกรบกวน การบีบอัดด้วยแรงโน้มถ่วงเริ่มต้นขึ้น ซึ่งพลังงานส่วนหนึ่งถูกใช้ไปกับการสลายตัวของแกนเหล็กเป็นอนุภาคแอลฟาและนิวตรอน กระบวนการนี้เรียกว่าการยุบตัวของแรงโน้มถ่วงและใช้เวลาประมาณ 1 วินาที อันเป็นผลมาจากอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในเปลือกของดาวฤกษ์ เกิดปฏิกิริยาการเผาไหม้แบบเทอร์โมนิวเคลียร์ของไฮโดรเจน ฮีเลียม คาร์บอน และออกซิเจน พลังงานจำนวนมหาศาลถูกปลดปล่อยออกมา ซึ่งนำไปสู่การระเบิดและการขยายตัวของสสารของดาวฤกษ์ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าซุปเปอร์โนวา ระหว่างการระเบิดของซุปเปอร์โนวา พลังงานจะถูกปล่อยออกมา ซึ่งทำให้อนุภาคมีความเร่งอย่างมาก นิวตรอนฟลักซ์จะพุ่งชนนิวเคลียสของธาตุที่ก่อตัวขึ้นก่อนหน้านี้ ในกระบวนการจับนิวตรอนตามด้วยการแผ่รังสี β นิวเคลียสของธาตุที่หนักกว่าเหล็กจะถูกสังเคราะห์ มีเพียงดาวฤกษ์มวลสูงเท่านั้นที่มาถึงขั้นนี้

ในระหว่างการยุบ นิวตรอนจะเกิดขึ้นจากโปรตอนและอิเล็กตรอนตามรูปแบบ:

1 1 p + -1 0 e → 1 0 n + v

เกิดดาวนิวตรอนขึ้น

แกนกลางของซุปเปอร์โนวาสามารถเปลี่ยนเป็นพัลซาร์ ซึ่งเป็นแกนที่หมุนด้วยช่วงเวลาเสี้ยววินาทีและปล่อยรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า สนามแม่เหล็กของมันถึงสัดส่วนมหาศาล

นอกจากนี้ยังเป็นไปได้ว่าเปลือกส่วนใหญ่สามารถเอาชนะแรงระเบิดและตกลงสู่แกนกลางได้ เมื่อได้รับมวลเพิ่มขึ้น ดาวนิวตรอนก็เริ่มหดตัวจนกลายเป็น "หลุมดำ"

สื่อระหว่างดวงดาว

สสารระหว่างดาวประกอบด้วยก๊าซ ฝุ่น สนามแม่เหล็ก และรังสีคอสมิก การดูดกลืนรังสีของดาวฤกษ์เกิดจากก๊าซและฝุ่น ฝุ่นของตัวกลางระหว่างดวงดาวมีอุณหภูมิ 100-10 K อุณหภูมิของก๊าซระหว่างดวงดาวสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตั้งแต่ 10 ถึง 10 7 K และขึ้นอยู่กับความหนาแน่นและแหล่งความร้อน ก๊าซระหว่างดวงดาวสามารถเป็นกลางหรือแตกตัวเป็นไอออนได้ (H 2 0, H 0, H + , e - , เขา 0)

สารประกอบเคมีชนิดแรกในอวกาศถูกค้นพบในปี 2480 โดยใช้สเปกโทรสโกปี สารประกอบนี้เป็น CH รุนแรง ไม่กี่ปีต่อมาก็พบไซยาโนเจน CN และในปี 1963 ก็มีการค้นพบไฮดรอกซิล OH

ด้วยการใช้คลื่นวิทยุและรังสีอินฟราเรดในสเปกโทรสโกปี ทำให้สามารถศึกษาบริเวณที่ "เย็น" ของอวกาศได้ ประการแรกพบสารอนินทรีย์ ได้แก่ น้ำ แอมโมเนีย คาร์บอนมอนอกไซด์ ไฮโดรเจนซัลไฟด์ และอินทรีย์: ฟอร์มัลดีไฮด์ กรดฟอร์มิก กรดอะซิติก อะซีตัลดีไฮด์ และแอลกอฮอล์ฟอร์มิก เอทิลแอลกอฮอล์ถูกพบในอวกาศในปี 1974 จากนั้นนักวิทยาศาสตร์ชาวญี่ปุ่นก็ค้นพบเมทิลลามีน CH 3 -NH 2 .

ในอวกาศระหว่างดวงดาว กระแสของนิวเคลียสของอะตอมจะเคลื่อนที่ - รังสีคอสมิก ประมาณ 92% ของนิวเคลียสเหล่านี้เป็นนิวเคลียสของไฮโดรเจน 6% เป็นฮีเลียม และ 1% เป็นนิวเคลียสของธาตุที่หนักกว่า เชื่อกันว่ารังสีคอสมิกเกิดจากการระเบิดของซุปเปอร์โนวา

ช่องว่างระหว่างวัตถุในอวกาศนั้นเต็มไปด้วยก๊าซระหว่างดวงดาว ประกอบด้วยอะตอม ไอออน และอนุมูล และรวมถึงฝุ่นด้วย การมีอยู่ของอนุภาคเช่น: CN, CH, OH, CS, H 2 O, CO, COS, SiO, HCN, HCOOH, CH 3OH และอื่นๆ

การชนกันของอนุภาครังสีคอสมิก ลมสุริยะ และก๊าซระหว่างดวงดาวทำให้เกิดอนุภาคต่างๆ รวมทั้งอนุภาคอินทรีย์

เมื่อโปรตอนชนกับอะตอมของคาร์บอน จะเกิดไฮโดรคาร์บอนขึ้น Hydroxyl OH เกิดจากซิลิเกต คาร์บอเนต และออกไซด์ต่างๆ

ภายใต้การกระทำของรังสีคอสมิกในชั้นบรรยากาศของโลกไอโซโทปดังกล่าวจะก่อตัวเป็น: คาร์บอนที่มีมวล 14 14 C คือเบริลเลียมซึ่งมีเลขมวล 10 10 Be และคลอรีนที่มีเลขมวล 36 36ซล.

ไอโซโทปคาร์บอนที่มีมวล 14 สะสมอยู่ในพืช ปะการัง และหินย้อย ไอโซโทปเบริลเลียมที่มีจำนวนมวล 10 - ในตะกอนด้านล่างของทะเลและมหาสมุทรน้ำแข็งขั้วโลก

ปฏิสัมพันธ์ของรังสีคอสมิกกับนิวเคลียสของอะตอมภาคพื้นดินให้ข้อมูลเกี่ยวกับกระบวนการที่เกิดขึ้นในอวกาศ วิทยาศาสตร์สมัยใหม่จัดการกับปัญหาเหล่านี้ - ฟิสิกส์ยุคดึกดำบรรพ์เชิงทดลอง

ตัวอย่างเช่น รังสีคอสมิกโปรตอนชนกับโมเลกุลไนโตรเจนในอากาศ แยกโมเลกุลออกเป็นอะตอม และเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์:

7 14 N + 1 1 H→2 2 4 He + 4 7 Be

อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยานี้ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีของเบริลเลียมจะเกิดขึ้น

โปรตอนในขณะที่ชนกับอะตอมในบรรยากาศทำให้นิวตรอนหลุดออกจากอะตอมเหล่านี้นิวตรอนเหล่านี้มีปฏิสัมพันธ์กับอะตอมไนโตรเจนซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของไอโซโทปไฮโดรเจนที่มีมวล 3 - ทริเทียม:

7 14 N + 0 1 n → 1 3 H + 6 12 C

Tritium อยู่ระหว่างการสลายตัวของ β-ejects อิเล็กตรอน:

1 3 H → -1 0 e + 2 3 He

นี่คือวิธีที่ไอโซโทปแสงของฮีเลียมก่อตัวขึ้น

ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีของคาร์บอนเกิดขึ้นในระหว่างการจับอิเล็กตรอนโดยอะตอมไนโตรเจน:

7 14 N + -1 0 e → 6 14 C

ความชุกขององค์ประกอบทางเคมีในอวกาศ

พิจารณาความชุกขององค์ประกอบทางเคมีในดาราจักรทางช้างเผือก ข้อมูลเกี่ยวกับการมีอยู่ขององค์ประกอบบางอย่างได้มาจากสเปกโทรสโกปี สำหรับการแสดงภาพเราใช้ตาราง

ค่าใช้จ่ายหลัก	ธาตุ	เศษส่วนมวลในส่วนต่อพัน
	ไฮโดรเจน
	ฮีเลียม
	ออกซิเจน	10,4
	คาร์บอน
	นีออน	1,34
	เหล็ก
	ไนโตรเจน	0,96
	ซิลิคอน	0,65
	แมกนีเซียม	0,58
	กำมะถัน	0,44

สำหรับการแสดงภาพมากขึ้น ให้หันไปที่แผนภูมิวงกลม

ดังที่คุณเห็นในแผนภาพ ธาตุที่มีมากที่สุดในจักรวาลคือไฮโดรเจน ธาตุที่มีมากที่สุดเป็นอันดับสองคือฮีเลียม และธาตุที่สามคือออกซิเจน เศษส่วนมวลขององค์ประกอบอื่น ๆ นั้นน้อยกว่ามาก

ดูตัวอย่าง:

หากต้องการใช้ตัวอย่างการนำเสนอ ให้สร้างบัญชี Google (บัญชี) และลงชื่อเข้าใช้: https://accounts.google.com

คำบรรยายสไลด์:

ความชุกขององค์ประกอบทางเคมีบนโลกและในอวกาศ การก่อตัวขององค์ประกอบทางเคมีในกระบวนการของการสังเคราะห์นิวเคลียสเบื้องต้นและภายในดวงดาว เสร็จสิ้นโดยนักเรียนระดับมัธยมศึกษาตอนปลาย MBOU 10 "B" หมายเลข 20 Bovyka Valentina หัวหน้างาน: Skryleva Z.V.

เคมีอวกาศเป็นศาสตร์ขององค์ประกอบทางเคมีของวัตถุในจักรวาล อวกาศระหว่างดวงดาว และกระบวนการทางเคมีที่เกิดขึ้นในอวกาศ

เงื่อนไขที่จำเป็น ดาวเป็นลูกบอลก๊าซขนาดใหญ่ที่ส่องสว่างในระดับความลึกซึ่งปฏิกิริยาของการสังเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีเกิดขึ้น ดาวเคราะห์ - เทห์ฟากฟ้าที่โคจรรอบดาวฤกษ์หรือเศษของพวกมัน ดาวหางเป็นวัตถุในจักรวาลที่ประกอบด้วยก๊าซและฝุ่นที่เยือกแข็ง อุกกาบาตเป็นวัตถุจักรวาลขนาดเล็กที่ตกลงสู่พื้นโลกจากอวกาศระหว่างดาวเคราะห์ อุกกาบาตเป็นปรากฏการณ์ในรูปแบบของเส้นทางเรืองแสงซึ่งเกิดจากการที่อุกกาบาตเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของโลก สสารระหว่างดวงดาวเป็นสสารที่หายาก การแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า และสนามแม่เหล็กที่เติมช่องว่างระหว่างดวงดาว ส่วนประกอบหลักของสสารในอวกาศ ได้แก่ แก๊ส ฝุ่น รังสีคอสมิก การสังเคราะห์นิวเคลียสเป็นกระบวนการของการก่อตัวของนิวเคลียสขององค์ประกอบทางเคมี (หนักกว่าไฮโดรเจน) ในปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน

ดาวพุธ ดาวศุกร์ Earth Mars

ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส ดาวเนปจูน

ดวงจันทร์เป็นบริวารของโลก ซึ่งเป็นฐานวัตถุดิบ

ดาวหางอุกกาบาต

การสังเคราะห์นิวเคลียสเบื้องต้น อายุของเอกภพ อุณหภูมิ สถานะ K และองค์ประกอบของสสาร 0.01 วินาที 10 11 นิวตรอน โปรตอน อิเล็กตรอน โพซิตรอนในสภาวะสมดุลทางความร้อน หมายเลข n และ p เท่ากัน 0.1 s 3*10 10 อนุภาคเหมือนกัน แต่อัตราส่วนของจำนวนโปรตอนต่อจำนวนนิวตรอนคือ 3:5 1s 10 10 อิเล็กตรอนและโพซิตรอนทำลายล้าง p:n =3:1 13.8 s 3*10 9 นิวเคลียสของดิวเทอเรียมเริ่มก่อตัวเป็น D และฮีเลียม 4 He อิเล็กตรอนและโพซิตรอนหายไป มีโปรตอนและนิวตรอนอิสระ 35 นาที 3*10 8 ปริมาณของ D และ He ถูกกำหนดโดยสัมพันธ์กับตัวเลข p และ n 4 He:H + ≈24-25% โดยน้ำหนัก 7*10 5 ปี 3*10 3 พลังงานเคมีเพียงพอที่จะสร้างความเสถียร อะตอมที่เป็นกลาง เอกภพมีความโปร่งใสต่อการแผ่รังสี สสารครอบงำการแผ่รังสี

ปฏิกิริยาหลักที่เกิดขึ้นภายในดวงดาว 4 1 H → 4 He 3 4 He → 12 C 4 4 He → 16 O +1 1 p + -1 0 e → 1 0 n + v

ปฏิกิริยาหลักที่เกิดขึ้นเนื่องจากส่วนประกอบของสสารระหว่างดาว 7 14 N + 1 1 H →2 2 4 He + 4 7 เป็น 7 14 N + 0 1 n→ 1 3 H + 6 12 C 1 3 H → -1 0 e + 2 3 He 7 14 N + -1 0 e → 6 14 C

ความอุดมสมบูรณ์ขององค์ประกอบทางเคมีในดาราจักรทางช้างเผือก

รายการทรัพยากรที่ใช้ http://wallpaperscraft.ru/catalog/space/1920x1080 http://www.cosmos-online.ru/planets-of-the-solar-system.html http://www.grandars.ru/ shkola /estestvoznanie/merkuriy.html http://www.grandars.ru/shkola/estestvoznanie/venera.html http://dic.academic.ru/pictures/wiki/files/69/Earth_Eastern_Hemisphere.jpg http://spacetimes . ru/img/foto/planeta-mars_big.jpg http://www.shvedun.ru/images/stat/jp/jp.jpg http://spacegid.com/wp-content/uploads/2012/12/1995 - 49-f.jpg http://v-kosmose.com/wp-content/uploads/2013/12/4_179_br.jpg http://v-kosmose.com/wp-content/uploads/2013/11/Neptune_Full_br . jpg https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e1/FullMoon2010.jpg/280px-FullMoon2010.jpg http://www.opoccuu.com/tunm01.jpg https://i. ytimg .com/vi/06xW4UegYZ0/maxresdefault.jpg http://terramia.ru/wp-content/uploads/2013/01/Nocturne-Eruption.jpg http://galspace.spb.ru/index61.file/ic jpg

สิ่งมีชีวิตที่หลากหลายนับไม่ถ้วนประกอบด้วยอะตอมจำนวนจำกัด ซึ่งลักษณะที่ปรากฏนั้นเป็นหนี้บุญคุณของดวงดาวเป็นจำนวนมาก เหตุการณ์ที่ทรงพลังที่สุดในชีวิตของจักรวาล - บิ๊กแบง - เติมเต็มโลกของเราด้วยสารที่มีองค์ประกอบทางเคมีน้อยมาก
เป็นที่เชื่อกันว่าการรวมตัวของนิวคลีออน (โปรตอนและนิวตรอน) ในอวกาศที่กำลังขยายตัวไม่มีเวลาที่จะก้าวหน้าไปไกลกว่าฮีเลียม ดังนั้นจักรวาลก่อนดาราจักรจึงเต็มไปด้วยนิวเคลียสไฮโดรเจนเกือบทั้งหมด (นั่นคือโปรตอน) ที่มีขนาดเล็ก - ประมาณหนึ่งในสี่ของมวล - การเพิ่มนิวเคลียสฮีเลียม (อนุภาคอัลฟา) แทบไม่มีอย่างอื่นในนั้นเลย ยกเว้นอิเลคตรอนแสง การเพิ่มคุณค่าหลักของจักรวาลด้วยนิวเคลียสขององค์ประกอบที่หนักกว่าเกิดขึ้นได้อย่างไรเรายังไม่สามารถพูดได้ จนถึงทุกวันนี้ยังไม่มีการค้นพบดาว "ดึกดำบรรพ์" เพียงดวงเดียว นั่นคือวัตถุที่ประกอบด้วยไฮโดรเจนและฮีเลียมเท่านั้น มีโปรแกรมพิเศษในการค้นหาดาวฤกษ์ที่มีปริมาณโลหะต่ำ (เราจำได้ว่านักดาราศาสตร์ตกลงเรียกธาตุทั้งหมดที่หนักกว่า "โลหะฮีเลียม") และโปรแกรมเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าดาวฤกษ์ที่มี "ความเป็นโลหะต่ำมาก" นั้นหายากมากในดาราจักรของเรา . ในตัวอย่างบันทึกบางฉบับ เนื้อหา เช่น ธาตุเหล็ก ด้อยกว่าดวงอาทิตย์หลายหมื่นเท่า อย่างไรก็ตาม มีดาวดังกล่าวเพียงไม่กี่ดวง และอาจกลายเป็นว่า "ในตัวตนของพวกมัน" เราไม่ได้จัดการกับวัตถุที่ "เกือบจะเป็นปฐมภูมิ" แต่เป็นเพียงความผิดปกติบางอย่างเท่านั้น โดยรวมแล้ว แม้แต่ดาวฤกษ์ที่เก่าแก่ที่สุดในกาแล็กซียังมีคาร์บอน ไนโตรเจน ออกซิเจน และอะตอมที่หนักกว่าอยู่พอสมควร ซึ่งหมายความว่าแม้แต่ผู้ทรงคุณวุฒิทางช้างเผือกที่เก่าแก่ที่สุดก็ไม่ใช่คนแรก ก่อนหน้านั้น จักรวาลมี "โรงงาน" บางประเภทอยู่แล้วสำหรับการผลิตองค์ประกอบทางเคมี

Herschel European Infrared Space Observatory ตรวจพบ "ลายนิ้วมือ" สเปกตรัมของโมเลกุลอินทรีย์ใน RTO ในภาพนี้ ภาพอินฟราเรดของเนบิวลานายพรานที่ถ่ายโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ของนาซ่าถูกซ้อนทับด้วยสเปกตรัมที่ถ่ายโดยสเปกโตรกราฟความละเอียดสูงของหอดูดาวเฮอร์เชล มันแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงความอิ่มตัวของมันด้วยโมเลกุลที่ซับซ้อน: สายน้ำ, คาร์บอนมอนอกไซด์และซัลเฟอร์ไดออกไซด์, เช่นเดียวกับสารประกอบอินทรีย์ - ฟอร์มาลดีไฮด์, เมทานอล, ไดเมทิลอีเทอร์, กรดไฮโดรไซยานิกและอะนาลอกไอโซโทปของพวกมันสามารถระบุได้ง่ายในสเปกตรัม พีคที่ไม่ได้ระบุเป็นของโมเลกุลจำนวนมากที่ยังไม่ระบุชื่อ

ตอนนี้มีความเชื่อกันว่าโรงงานดังกล่าวอาจเป็นดาวมวลมหาศาลที่เรียกว่าประชากรประเภทที่สาม (III) ความจริงก็คือธาตุหนักไม่ได้เป็นเพียง "เครื่องปรุง" สำหรับไฮโดรเจนและฮีเลียมเท่านั้น สิ่งเหล่านี้เป็นส่วนร่วมที่สำคัญในกระบวนการก่อตัวดาวฤกษ์ ซึ่งทำให้กลุ่มก๊าซโปรโตสเตลลาร์ที่ยุบตัวได้ปล่อยความร้อนที่ปล่อยออกมาในระหว่างการอัด หากคุณกีดกันฮีตซิงก์ มันก็ไม่สามารถหดตัวได้ นั่นคือ มันไม่สามารถที่จะกลายเป็นดาวได้ ... แม่นยำกว่านั้น มันสามารถ แต่มีเงื่อนไขว่ามวลของมันมีขนาดใหญ่มาก - มากกว่าหลายร้อยและหลายพันเท่า ดาราสมัยใหม่ เนื่องจากดาวฤกษ์ดวงหนึ่งมีมวลน้อยลง ยิ่งมีมวลมากเท่าใด ยักษ์ใหญ่กลุ่มแรกจึงดำรงอยู่ได้ในเวลาอันสั้น พวกเขามีชีวิตที่สดใสสั้นและระเบิดโดยไม่ทิ้งร่องรอยใด ๆ ยกเว้นอะตอมของธาตุหนักที่มีเวลาที่จะสังเคราะห์ในระดับความลึกหรือเกิดขึ้นโดยตรงระหว่างการระเบิด
ในจักรวาลสมัยใหม่ ผู้จัดหาธาตุหนักเพียงรายเดียวคือวิวัฒนาการของดวงดาว เป็นไปได้มากว่าตารางธาตุจะ "ถูกเติม" โดยดาวฤกษ์ที่มีมวลมากกว่ามวลดวงอาทิตย์มากกว่าลำดับความสำคัญ หากบนดวงอาทิตย์และผู้ทรงคุณวุฒิอื่นที่คล้ายคลึงกัน เทอร์โมนิวเคลียร์ฟิวชันในแกนกลางไม่ได้ไปไกลกว่าออกซิเจน วัตถุที่มีขนาดใหญ่กว่าในกระบวนการวิวัฒนาการจะได้รับโครงสร้าง "หัวหอม": นิวเคลียสของพวกมันถูกล้อมรอบด้วยชั้นต่างๆ และชั้นที่ลึกกว่านั้น นิวเคลียสที่หนักกว่าถูกสังเคราะห์ขึ้น ที่นี่ห่วงโซ่ของการเปลี่ยนแปลงเทอร์โมนิวเคลียร์ไม่ได้จบลงด้วยออกซิเจน แต่ด้วยเหล็กด้วยการก่อตัวของนิวเคลียสระดับกลาง - นีออน, แมกนีเซียม, ซิลิกอน, กำมะถันและอื่น ๆ

Great Nebula of Orion (LTO) เป็นหนึ่งในบริเวณที่ก่อตัวดาวฤกษ์ที่ใกล้ที่สุดซึ่งมีก๊าซ ฝุ่น และดาวเกิดใหม่จำนวนมาก ในเวลาเดียวกัน เนบิวลานี้เป็น "โรงงานเคมี" ที่ใหญ่ที่สุดแห่งหนึ่งในกาแลคซีของเรา และ "พลัง" ที่แท้จริงของมัน เช่นเดียวกับวิธีการสังเคราะห์โมเลกุลของสสารในอวกาศในนั้น ยังไม่ชัดเจนสำหรับนักดาราศาสตร์ ภาพนี้ถ่ายด้วยกล้อง Wide Field Imager Camera บนกล้องโทรทรรศน์ MPG/ES0 ขนาด 2.2 เมตรที่หอดูดาวลาซิลลาในชิลี

โมเลกุลอินทรีย์ในอวกาศ

ในการเสริมสร้างจักรวาลด้วยส่วนผสมนี้ การสังเคราะห์อะตอมไม่เพียงพอ คุณจะต้องโยนพวกมันเข้าไปในอวกาศระหว่างดวงดาวด้วย สิ่งนี้เกิดขึ้นระหว่างการระเบิดของซุปเปอร์โนวา: เมื่อแกนเหล็กก่อตัวที่ดาวฤกษ์ มันจะสูญเสียความเสถียรและระเบิด ทำให้ผลิตภัณฑ์ฟิวชันบางส่วนกระจายไปรอบๆ ระหว่างทาง ในเปลือกที่ขยายตัว ปฏิกิริยาเกิดขึ้นที่สร้างนิวเคลียสที่หนักกว่าเหล็ก การระเบิดของซุปเปอร์โนวาอีกประเภทหนึ่งนำไปสู่ผลลัพธ์ที่คล้ายคลึงกัน - การระเบิดแสนสาหัสบนดาวแคระขาว ซึ่งมวลของมวลนั้นเกิดจากการไหลของสสารจากดาวบริวารหรือเนื่องจากการควบรวมกิจการกับดาวแคระขาวอีกดวงหนึ่ง มีค่ามากกว่าขีดจำกัดจันทรเสกขาร์ (1.4 มวลดวงอาทิตย์)
ในการเพิ่มคุณค่าของจักรวาลด้วยองค์ประกอบจำนวนหนึ่ง - รวมถึงคาร์บอนและไนโตรเจนซึ่งจำเป็นสำหรับการสังเคราะห์โมเลกุลอินทรีย์ - การมีส่วนร่วมที่สำคัญนั้นเกิดจากดาวฤกษ์มวลน้อยกว่าซึ่งสิ้นสุดชีวิตด้วยการก่อตัวของดาวแคระขาวและการขยายตัว เนบิวลาดาวเคราะห์ ในขั้นตอนสุดท้ายของวิวัฒนาการ ปฏิกิริยานิวเคลียร์ก็เริ่มเกิดขึ้นในเปลือกของพวกมันเช่นกัน ทำให้องค์ประกอบพื้นฐานของสสารซับซ้อนซึ่งถูกขับออกสู่อวกาศในเวลาต่อมา
ด้วยเหตุนี้ สสารระหว่างดวงดาวของกาแลคซี่ จนถึงทุกวันนี้ประกอบด้วยไฮโดรเจนและฮีเลียมเป็นส่วนใหญ่ จึงกลายเป็นมลพิษ (หรือทำให้สมบูรณ์ - นั่นคือวิธีที่คุณมอง) ด้วยอะตอมของธาตุที่หนักกว่า

Buckminsterfullerenes (เรียกย่อว่า "fullerenes" หรือ "buckyballs") - โครงสร้างทรงกลมเล็กๆ ที่ประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนที่เป็นเลขคู่ (แต่ไม่น้อยกว่า 60) ที่เชื่อมต่อกันในรูปแบบคล้ายกับลูกฟุตบอล - ถูกตรวจพบครั้งแรกในสเปกตรัมของเนบิวลาดาวเคราะห์ ใน Small Magellanic Cloud (MMO) ซึ่งเป็นหนึ่งในระบบดาวที่อยู่ใกล้กาแลคซีของเรามากที่สุด การค้นพบนี้เกิดขึ้นในเดือนกรกฎาคม 2010 โดยคณะทำงานของกล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ (NASA) ซึ่งทำการสังเกตการณ์ในช่วงอินฟราเรด มวลรวมของฟูลเลอรีนที่มีอยู่ในเนบิวลามีเพียง 5 ra? น้อยกว่ามวลของโลก เทียบกับพื้นหลังของภาพ MMO ที่ถ่ายโดยกล้องโทรทรรศน์สปิตเซอร์ ภาพขยายของเนบิวลาดาวเคราะห์ (ส่วนที่เล็กกว่า) และโมเลกุลฟูลเลอรีนที่พบในนั้น (ส่วนแทรกขนาดใหญ่) ซึ่งประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอน 60 จะแสดงขึ้น จนถึงปัจจุบัน ได้รับรายงานเกี่ยวกับการลงทะเบียนเส้นลักษณะเฉพาะของโมเลกุลดังกล่าวในสเปกตรัมของวัตถุที่อยู่ภายในทางช้างเผือกแล้ว

โมเลกุลอินทรีย์ในอวกาศ

อะตอมเหล่านี้ขนส่งโดย "กระแส" ทั่วไปของก๊าซในดาราจักร ควบคู่ไปกับการรวมตัวเป็นเมฆโมเลกุล เข้าไปในกระจุกดาวฤกษ์และดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์ ... เพื่อกลายเป็นส่วนหนึ่งของระบบดาวเคราะห์และสิ่งมีชีวิตเหล่านั้นในที่สุด อย่างน้อยตัวอย่างหนึ่งของดาวเคราะห์ที่เอื้ออาศัยได้นั้นเป็นที่รู้กันดีสำหรับเราทีเดียว

อินทรีย์จากอนินทรีย์

ชีวิตบนโลก - อย่างน้อยก็จากมุมมองทางวิทยาศาสตร์ - ขึ้นอยู่กับเคมีและเป็นห่วงโซ่ของการเปลี่ยนแปลงโมเลกุลร่วมกัน จริงไม่เลย แต่ซับซ้อนมาก แต่ก็ยังมีโมเลกุล - การรวมกันของคาร์บอน, ไฮโดรเจน, ออกซิเจน, ไนโตรเจน, ฟอสฟอรัสและอะตอมกำมะถัน (และองค์ประกอบทั่วไปน้อยกว่าสองสามโหล) ในสัดส่วนต่างๆ ความซับซ้อนของโมเลกุล "ที่มีชีวิต" ดั้งเดิมที่สุดเป็นเวลานานทำให้เราไม่สามารถจดจำสารประกอบทางเคมีธรรมดาในพวกมันได้ มีความคิดว่าสารที่ประกอบเป็นสิ่งมีชีวิตนั้นมีคุณสมบัติพิเศษ - "พลังชีวิต" ดังนั้นจึงควรศึกษาสาขาวิทยาศาสตร์พิเศษ - เคมีอินทรีย์ -
จุดเปลี่ยนอย่างหนึ่งในประวัติศาสตร์เคมีคือการทดลองของฟรีดริช โวห์เลอร์ ซึ่งในปี พ.ศ. 2371 เป็นคนแรกที่สังเคราะห์ยูเรียซึ่งเป็นสารอินทรีย์จากสารอนินทรีย์ (แอมโมเนียมไซยาเนต) การทดลองเหล่านี้เป็นก้าวแรกสู่แนวคิดที่สำคัญที่สุด นั่นคือการรับรู้ถึงความเป็นไปได้ของต้นกำเนิดชีวิตจากส่วนผสมที่ "ไม่มีชีวิต" เป็นครั้งแรกที่มีการกำหนดสูตรทางเคมีเฉพาะในต้นปี ค.ศ. 1920 โดย Alexander Oparin นักชีววิทยาโซเวียต ในความเห็นของเขา ส่วนผสมของโมเลกุลธรรมดา (แอมโมเนีย น้ำ มีเทน ฯลฯ) ซึ่งปัจจุบันรู้จักกันในชื่อ "ซุปดึกดำบรรพ์" ได้กลายเป็นสภาพแวดล้อมสำหรับการเกิดขึ้นของสิ่งมีชีวิตบนโลก ในนั้น ภายใต้อิทธิพลของ "การฉีด" พลังงานจากภายนอก (เช่น ฟ้าผ่า) โมเลกุลอินทรีย์ที่ง่ายที่สุดถูกสังเคราะห์ในลักษณะที่ไม่ใช่ทางชีวภาพ ซึ่งจากนั้น "รวบรวม" ให้เป็นสิ่งมีชีวิตที่มีการจัดระเบียบสูงในช่วงเวลาที่ยาวนานมาก .

หลักฐานการทดลองเกี่ยวกับความเป็นไปได้ของการสังเคราะห์สารอินทรีย์ใน "ซุปดั้งเดิม" ในช่วงต้นทศวรรษ 1950 คือการทดลองที่มีชื่อเสียงของ Harold Urey และ Stanley Miller (Harold Urey, Stanley Miller) ซึ่งประกอบด้วยการปล่อยประจุไฟฟ้าผ่านส่วนผสมของโมเลกุลข้างต้น หลังจากผ่านไปสองสามสัปดาห์ของการทดลอง พบสารอินทรีย์หลายชนิดในส่วนผสมนี้ รวมทั้งกรดอะมิโนและน้ำตาลที่ง่ายที่สุด การสาธิตที่ชัดเจนของความเรียบง่ายของการสร้าง abiogenesis นั้นไม่เพียงแค่เกี่ยวข้องกับปัญหาการกำเนิดของชีวิตบนบกเท่านั้น แต่ยังรวมถึงปัญหาชีวิตที่ใหญ่กว่าในจักรวาลด้วย เนื่องจากไม่มีเงื่อนไขที่แปลกใหม่ที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์สารอินทรีย์บนโลกที่อายุน้อย มันจะมีเหตุผลที่จะสมมติว่ากระบวนการดังกล่าวเกิดขึ้น (หรือจะเกิดขึ้น) บนดาวเคราะห์ดวงอื่น

มองหาสัญญาณแห่งชีวิต

หากจนถึงกลางศตวรรษที่ 20 ที่จริงแล้วมีเพียงดาวอังคารเท่านั้นที่ถือว่าเป็นที่อยู่อาศัยที่เป็นไปได้สำหรับ "พี่น้องในใจ" แล้วหลังจากสิ้นสุดสงครามโลกครั้งที่ 2 การติดต่อกันในระยะทางระหว่างดวงดาวเริ่มดูเหมือนเป็นเรื่องใกล้ตัว อนาคต. ในเวลานั้นเองที่รากฐานของวิทยาศาสตร์ใหม่ซึ่งตั้งอยู่ที่จุดตัดของดาราศาสตร์และชีววิทยาได้ถือกำเนิดขึ้น มันถูกเรียกในหลาย ๆ ด้าน - exobiology, xenobiology, bioastronomy - แต่ชื่อ "astrobiology" มักใช้บ่อยที่สุด และหนึ่งในการค้นพบทางโหราศาสตร์ที่คาดไม่ถึงที่สุดในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมาคือการตระหนักว่า "สิ่งก่อสร้าง" ที่ง่ายที่สุดของชีวิตไม่จำเป็นต้องสังเคราะห์ขึ้นบนโลกจากสสารที่ไม่มีชีวิต ใน "ซุปดึกดำบรรพ์" พวกมันสามารถไปถึงโลกของเราแล้วในสภาวะที่พร้อม เพราะเมื่อมันปรากฏออกมา โมเลกุลอินทรีย์มีอยู่มากมาย ไม่เพียงแต่บนดาวเคราะห์เท่านั้น แต่ยังอยู่ในก๊าซระหว่างดวงดาวด้วย - ซึ่งไม่ได้สงสัยในตอนแรกด้วยซ้ำ
เครื่องมือที่ทรงพลังที่สุดในการศึกษาเรื่องนอกโลกคือการวิเคราะห์สเปกตรัม มันขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่าอิเล็กตรอนในอะตอมอยู่ในสถานะ - หรืออย่างที่พวกเขาพูด - ครอบครองระดับ - ด้วยพลังงานที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัดและย้ายจากระดับหนึ่งไปอีกระดับหนึ่ง, ปล่อยหรือดูดซับโฟตอนที่มีพลังงานเท่ากับความแตกต่างระหว่าง พลังงานระดับเริ่มต้นและขั้นสุดท้าย หากอะตอมอยู่ระหว่างผู้สังเกตและแหล่งกำเนิดแสงบางแห่ง (เช่น photosphere ของดวงอาทิตย์) อะตอมจะ "กิน" จากสเปกตรัมของแหล่งกำเนิดนี้เฉพาะโฟตอนของความถี่บางอย่างที่อาจทำให้เกิดการเปลี่ยนอิเล็กตรอนระหว่างระดับพลังงาน ของอะตอมนี้ Dark Dip ปรากฏในสเปกตรัมที่ความถี่เหล่านี้ - เส้นดูดกลืน เนื่องจากชุดของระดับเป็นเอกเทศไม่เพียงแต่สำหรับแต่ละอะตอมเท่านั้น แต่ยังสำหรับไอออนแต่ละตัวด้วย (อะตอมที่ปราศจากอิเล็กตรอนตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไป) จึงเป็นไปได้ที่จะสร้างจากชุดของเส้นสเปกตรัมที่อะตอมก่อให้เกิดพวกมันได้อย่างน่าเชื่อถือ ตัวอย่างเช่น จากเส้นในสเปกตรัมของดวงอาทิตย์และดาวอื่นๆ คุณสามารถค้นหาว่าชั้นบรรยากาศของพวกมันเกิดจากอะไร
ในปี 1904 โยฮันเนส ฮาร์ทมันน์เป็นคนแรกที่สร้างข้อเท็จจริงที่สำคัญ: ไม่ใช่ทุกเส้นในสเปกตรัมของดาวฤกษ์ที่มีต้นกำเนิดมาจากชั้นบรรยากาศของดาวฤกษ์ บางส่วนถูกสร้างขึ้นโดยอะตอมที่อยู่ใกล้กับผู้สังเกตมาก ไม่ใช่ใกล้ดาว แต่อยู่ในอวกาศระหว่างดวงดาว ดังนั้นจึงมีการค้นพบสัญญาณของการมีอยู่ของก๊าซระหว่างดวงดาว (ที่แม่นยำกว่าคือส่วนประกอบเดียว - แคลเซียมแตกตัวเป็นไอออน) เป็นครั้งแรก
จำเป็นต้องพูด นี่เป็นการค้นพบที่น่าตกใจ เพราะเหตุใดจึงไม่ควรมีแคลเซียมแตกตัวเป็นไอออนในตัวกลางระหว่างดวงดาว (ISM) แต่ความคิดที่ว่ามันสามารถประกอบด้วยอะตอมที่แตกตัวเป็นไอออนและเป็นกลางขององค์ประกอบต่าง ๆ ไม่เพียงเท่านั้น แต่ยังรวมถึงโมเลกุลด้วยนั้นดูยอดเยี่ยมมาเป็นเวลานาน ISM ในเวลานั้นถือว่าเป็นสถานที่ที่ไม่เหมาะสมสำหรับการสังเคราะห์สารประกอบเชิงซ้อนบางชนิดเป็นอย่างน้อย: ความหนาแน่นและอุณหภูมิที่ต่ำมากควรชะลออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีในนั้นจนเกือบเป็นศูนย์ และถ้าจู่ๆ โมเลกุลบางตัวปรากฏขึ้นที่นั่น พวกมันก็จะสลายตัวเป็นอะตอมอีกครั้งในทันทีภายใต้อิทธิพลของแสงดาว
ดังนั้น กว่า 30 ปีผ่านไประหว่างการค้นพบก๊าซระหว่างดวงดาวกับการรู้จำการมีอยู่ของโมเลกุลระหว่างดวงดาว ในช่วงปลายทศวรรษ 1930 พบเส้นการดูดกลืนแสงของ ISM ในบริเวณอัลตราไวโอเลตของสเปกตรัม ซึ่งในตอนแรกไม่สามารถนำมาประกอบกับองค์ประกอบทางเคมีใดๆ ได้ คำอธิบายกลายเป็นเรื่องง่ายและคาดไม่ถึง: เส้นเหล่านี้ไม่ได้เป็นของอะตอมเดี่ยว แต่เป็นของโมเลกุล - สารประกอบคาร์บอนไดอะตอมมิกที่ง่ายที่สุด (CH, CN, CH+) การสังเกตสเปกตรัมเพิ่มเติมในช่วงแสงและรังสีอัลตราไวโอเลตทำให้สามารถตรวจจับเส้นดูดกลืนจากโมเลกุลระหว่างดวงดาวได้มากกว่าหนึ่งโหล

"คำแนะนำ" ของดาราศาสตร์วิทยุ

ความเจริญรุ่งเรืองอย่างแท้จริงของการวิจัยเกี่ยวกับ "การแบ่งประเภทเคมี" ระหว่างดวงดาวเริ่มขึ้นหลังจากการถือกำเนิดของกล้องโทรทรรศน์วิทยุ ความจริงก็คือระดับพลังงานในอะตอม - หากคุณไม่ลงรายละเอียด - สัมพันธ์กับการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนรอบนิวเคลียสเท่านั้น แต่โมเลกุลที่รวมอะตอมหลายตัวมี "การเคลื่อนไหว" เพิ่มเติมที่สะท้อนอยู่ในสเปกตรัม: โมเลกุลสามารถหมุน สั่น บิดได้ .. และการเคลื่อนไหวแต่ละครั้งเหล่านี้สัมพันธ์กับพลังงานซึ่งเหมือนกับพลังงานของอิเล็กตรอนสามารถมีค่าคงที่ได้เท่านั้น สถานะต่างๆ ของการหมุนหรือการสั่นสะเทือนของโมเลกุลเรียกอีกอย่างว่า "ระดับ" เมื่อเคลื่อนที่จากระดับหนึ่งไปอีกระดับหนึ่ง โมเลกุลก็จะปล่อยหรือดูดซับโฟตอนด้วยเช่นกัน ความแตกต่างที่สำคัญคือพลังงานของระดับการหมุนและการสั่นสะเทือนค่อนข้างใกล้เคียงกัน ดังนั้นความแตกต่างของพวกมันจึงมีน้อย และโฟตอนดูดซับหรือปล่อยออกมาจากโมเลกุลระหว่างการเปลี่ยนจากระดับหนึ่งไปอีกระดับหนึ่งไม่ตกลงไปในอัลตราไวโอเลตหรือแม้แต่ช่วงที่มองเห็นได้ แต่เข้าไปในอินฟราเรด (การเปลี่ยนผ่านแบบสั่นสะเทือน) และเข้าสู่ช่วงวิทยุ ( การหมุนรอบ)

นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์โซเวียต Iosif Shklovsky เป็นคนแรกที่ให้ความสนใจกับความจริงที่ว่าต้องค้นหาเส้นสเปกตรัมของโมเลกุลในช่วงวิทยุ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เขาเขียนเกี่ยวกับโมเลกุล (ที่แม่นยำกว่านั้นคือ อนุมูลอิสระ) ของ OH ไฮดรอกซิล ซึ่งภายใต้เงื่อนไขบางประการจะกลายเป็นแหล่งกำเนิดของการปล่อยคลื่นวิทยุที่ความยาวคลื่น 18 ซม. ซึ่งสะดวกมากสำหรับการสังเกตจากโลก ไฮดรอกซิลที่กลายเป็นโมเลกุลแรกใน ISM ถูกค้นพบในปี 2506 ในระหว่างการสังเกตการณ์ทางวิทยุและเสริมรายชื่อโมเลกุลระหว่างดาวไดอะตอมมิกที่รู้จักอยู่แล้ว
แต่แล้วมันก็น่าสนใจมากขึ้น ในปี พ.ศ. 2511 ได้มีการตีพิมพ์ผลการสังเกตโมเลกุลสามและสี่อะตอม - น้ำและแอมโมเนีย (H 2 0, NH 3) หนึ่งปีต่อมา มีข้อความเกี่ยวกับการค้นพบที่ ISM ของโมเลกุลอินทรีย์ตัวแรก - ฟอร์มัลดีไฮด์ (H 2 CO) ตั้งแต่นั้นมา นักดาราศาสตร์ก็ได้ค้นพบโมเลกุลระหว่างดวงดาวใหม่ ๆ หลายตัวทุกปี ดังนั้นจำนวนทั้งหมดในขณะนี้จึงเกินสองร้อย แน่นอนว่ารายการนี้ถูกครอบงำโดยสารประกอบธรรมดาที่มีอะตอมสองถึงสี่อะตอม แต่ส่วนสำคัญ (มากกว่าหนึ่งในสาม) เป็นโมเลกุลของ polyatomic
ครึ่งหนึ่งของสารประกอบระหว่างดวงดาว polyatomic ภายใต้สภาวะบนบก เราจะจำแนกออกเป็นอินทรีย์อย่างแจ่มแจ้ง: ฟอร์มาลดีไฮด์, ไดเมทิลอีเทอร์, เมทิลและเอทิลแอลกอฮอล์, เอทิลีนไกลคอล, เมทิลรูปแบบ, กรดอะซิติก... โมเลกุลที่ยาวที่สุดที่ค้นพบใน ISM ถูกค้นพบในปี 1997 . ในกระจุกหนาแน่นกลุ่มหนึ่งของเมฆโมเลกุล TMS-1 ในกลุ่มดาวราศีพฤษภ สำหรับโลก สารประกอบนี้ไม่ใช่สารประกอบทั่วไปจากตระกูล cyanopolyin ซึ่งเป็นสายโซ่ของอะตอมของคาร์บอน 11 อะตอม ที่ปลายด้านหนึ่งซึ่งมีอะตอมไฮโดรเจน "ติดอยู่" กับอีกด้านหนึ่ง ซึ่งเป็นอะตอมไนโตรเจน โมเลกุลอินทรีย์อื่น ๆ ก็พบในก้อนเดียวกัน แต่ด้วยเหตุผลบางอย่างมันอุดมไปด้วยโมเลกุลไซยาโนโพลีอินโดยเฉพาะที่มีสายโซ่คาร์บอนที่มีความยาวต่างกัน (3, 5, 7, 9, 11 อะตอม) ซึ่งได้รับชื่อ "ไซยาโนโพลีอินพีค ".
วัตถุที่รู้จักกันดีอีกชิ้นหนึ่งที่มี "เนื้อหาอินทรีย์" มากมายคือเมฆโมเลกุล Sgr B2(N) ซึ่งตั้งอยู่ใกล้ศูนย์กลางดาราจักรของเราในทิศทางของกลุ่มดาวราศีธนู ประกอบด้วยโมเลกุลที่ซับซ้อนจำนวนมากโดยเฉพาะ อย่างไรก็ตาม มันไม่มีความพิเศษใดๆ ในแง่นี้ แต่ผลของ "การค้นหาใต้ตะเกียง" จะถูกกระตุ้นที่นี่ การค้นหาโมเลกุลใหม่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งโมเลกุลอินทรีย์ เป็นงานที่ยากมาก และผู้สังเกตการณ์มักชอบเล็งกล้องโทรทรรศน์ไปที่พื้นที่บนท้องฟ้าที่มีแนวโน้มว่าจะสำเร็จมากกว่า ดังนั้นเราจึงรู้มากเกี่ยวกับความเข้มข้นของสารอินทรีย์ในเมฆโมเลกุลของราศีพฤษภ, กลุ่มดาวนายพราน, ราศีธนู และแทบไม่มีข้อมูลเกี่ยวกับเนื้อหาของโมเลกุลที่ซับซ้อนในเมฆอื่นที่คล้ายคลึงกัน แต่นี่ไม่ได้หมายความว่าไม่มีสารอินทรีย์ เพียงแต่ "เสาอากาศยังไม่ถึง" วัตถุเหล่านี้

ความยากลำบากในการถอดรหัส

ที่นี่จำเป็นต้องชี้แจงว่า "ความซับซ้อน" หมายถึงอะไรในกรณีนี้ แม้แต่การวิเคราะห์สเปกตรัมดาวฤกษ์เบื้องต้นก็ยังเป็นงานที่ยากมาก ใช่ เซตของเส้นของอะตอมและไอออนแต่ละอันมีความเฉพาะเจาะจง แต่ในสเปกตรัมของดาว เส้นขององค์ประกอบหลายสิบอย่างซ้อนทับกัน และอาจเป็นเรื่องยากมากที่จะ "จัดเรียง" พวกมัน ในกรณีของสเปกตรัมของโมเลกุลอินทรีย์ สถานการณ์จะซับซ้อนขึ้นในหลายทิศทางพร้อมกัน สายการปลดปล่อย (ดูดซับ) ของอะตอมและไอออนจำนวนมากส่วนใหญ่อยู่ภายในช่วงสเปกตรัมแคบที่สามารถเข้าถึงได้สำหรับการสังเกตการณ์จากโลก โมเลกุลที่ซับซ้อนยังมีเส้นหลายพันเส้น แต่เส้นเหล่านี้ "กระจัดกระจาย" กว้างกว่ามาก ตั้งแต่ช่วงอินฟราเรดใกล้ (หน่วยและหลายสิบไมโครเมตร) ไปจนถึงช่วงคลื่นวิทยุ (สิบเซนติเมตร)
สมมติว่าเราต้องการพิสูจน์ว่ามีโมเลกุลอะคริโลไนไทรล์ (CH 2 CHCN) อยู่ในเมฆโมเลกุล สำหรับสิ่งนี้ ก่อนอื่น คุณต้องรู้ว่าโมเลกุลนี้แผ่ออกในแนวใด แต่สำหรับสารประกอบจำนวนมากไม่มีข้อมูลดังกล่าว! วิธีการทางทฤษฎีไม่ได้ทำให้สามารถคำนวณตำแหน่งของเส้นได้เสมอไป และในห้องปฏิบัติการนั้น สเปกตรัมของโมเลกุลมักจะไม่สามารถวัดได้ ตัวอย่างเช่น เนื่องจากเป็นการยากที่จะแยกมันออกมาในรูปแบบบริสุทธิ์ ประการที่สอง จำเป็นต้องคำนวณความเข้มสัมพัทธ์ของเส้นเหล่านี้ ความสว่างขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของโมเลกุลและพารามิเตอร์ของตัวกลาง (อุณหภูมิ ความหนาแน่น ฯลฯ) ที่มันตั้งอยู่ ทฤษฎีนี้จะทำให้สามารถทำนายได้ว่าในเมฆโมเลกุลที่ตรวจสอบแล้ว เส้นที่ความยาวคลื่นหนึ่งควรสว่างกว่าเส้นของโมเลกุลเดียวกันที่ความยาวคลื่นอื่นถึงสามเท่า หากพบเส้นที่ความยาวคลื่นที่ต้องการ แต่ด้วยอัตราส่วนความเข้มที่ไม่ถูกต้อง นี่เป็นเหตุผลสำคัญที่ต้องสงสัยในความถูกต้องของการระบุตัวตน แน่นอน เพื่อตรวจจับโมเลกุลได้อย่างน่าเชื่อถือ จำเป็นต้องสังเกตเมฆในช่วงสเปกตรัมที่กว้างที่สุด แต่ส่วนสำคัญของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าจากอวกาศไม่ถึงพื้นผิวโลก! ซึ่งหมายความว่าเราต้องสังเกตสเปกตรัมของโมเลกุลอย่างเป็นชิ้นเป็นอันใน "หน้าต่างโปร่งใส" ของชั้นบรรยากาศของโลกซึ่งแน่นอนว่าไม่ได้เพิ่มความน่าเชื่อถือให้กับผลลัพธ์ที่ได้รับ หรือใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศซึ่งหายากมาก สุดท้ายนี้ อย่าลืมว่าเส้นของโมเลกุลที่ต้องการนั้นจะต้องแตกต่างจากโมเลกุลอื่นๆ ซึ่งมีหลายสิบสายพันธุ์ และแต่ละเส้นมีหลายพันเส้น ...
จึงไม่น่าแปลกใจเลยที่นักดาราศาสตร์ใช้เวลาหลายปีในการระบุ "ตัวแทน" ของสารอินทรีย์ในจักรวาล บ่งชี้ในแง่นี้คือประวัติของการค้นพบไกลซีน ซึ่งเป็นกรดอะมิโนที่ง่ายที่สุดใน ISM แม้ว่ารายงานการลงทะเบียนคุณลักษณะเฉพาะของโมเลกุลนี้ในสเปกตรัมของเมฆโมเลกุลจะปรากฏขึ้นซ้ำแล้วซ้ำเล่า ข้อเท็จจริงของการมีอยู่ของมันยังไม่เป็นที่ทราบโดยทั่วไป: แม้ว่าจะมีการสังเกตหลายเส้นราวกับเป็นของไกลซีนก็ตาม แต่เส้นอื่น ๆ ที่คาดไว้ ไม่อยู่ในสเปกตรัมซึ่งทำให้มีเหตุผลในการระบุตัวตนที่น่าสงสัย

Interstellar Fusion Laboratories

แต่ทั้งหมดนี้เป็นความซับซ้อนของการสังเกต ในทางทฤษฎี ในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา สถานการณ์ที่มีการสังเคราะห์สารอินทรีย์ระหว่างดวงดาวได้ชัดเจนขึ้นมาก และตอนนี้เราเข้าใจชัดเจนว่าแนวคิดเบื้องต้นเกี่ยวกับความเฉื่อยทางเคมีของ ISM นั้นผิด การทำเช่นนี้ แน่นอน เราต้องเรียนรู้มากมายเกี่ยวกับองค์ประกอบและคุณสมบัติทางกายภาพของมันล่วงหน้า สัดส่วนที่มีนัยสำคัญของปริมาตรของอวกาศระหว่างดวงดาวคือ "ปลอดเชื้อ" มันเต็มไปด้วยก๊าซที่ร้อนจัดและเย็นจัดซึ่งมีอุณหภูมิตั้งแต่หลายพันถึงหลายล้านเคลวินและเต็มไปด้วยรังสีที่มีความแข็งและมีพลังงานสูง แต่ยังมีการควบแน่นของสสารระหว่างดวงดาวในกาแลคซีซึ่งมีอุณหภูมิต่ำ (ตั้งแต่สองสามถึงสิบเคลวิน) และความหนาแน่นสูงกว่าค่าเฉลี่ยอย่างเห็นได้ชัด (หลายร้อยอนุภาคขึ้นไปต่อลูกบาศก์เซนติเมตร) ก๊าซในการควบแน่นเหล่านี้ผสมกับฝุ่นซึ่งดูดซับรังสีแข็งได้อย่างมีประสิทธิภาพอันเป็นผลมาจากการที่ภายใน - เย็นหนาแน่นและมืด - กลายเป็นสถานที่ที่สะดวกสำหรับปฏิกิริยาเคมีที่จะเกิดขึ้นและการสะสมของโมเลกุล โดยทั่วไปแล้ว "ห้องปฏิบัติการอวกาศ" ดังกล่าวจะพบได้ในเมฆโมเลกุลที่กล่าวถึงแล้ว พวกมันรวมกันครอบครองน้อยกว่าร้อยละของปริมาตรทั้งหมดของดิสก์กาแลคซี แต่พวกมันมีมวลของสสารระหว่างดวงดาวประมาณครึ่งหนึ่งในทางช้างเผือก

Polycylic aromatic hydrocarbons (PAHs) เป็นสารประกอบที่ซับซ้อนที่สุดที่พบในอวกาศระหว่างดวงดาว ภาพอินฟราเรดของบริเวณที่ก่อตัวดาวฤกษ์ในกลุ่มดาวแคสสิโอเปียแสดงโครงสร้างโมเลกุลของพวกมันบางส่วน (อะตอมของไฮโดรเจนเป็นสีขาว อะตอมของคาร์บอนเป็นสีเทา อะตอมออกซิเจนเป็นสีแดง) รวมถึงเส้นสเปกตรัมที่มีลักษณะเฉพาะหลายเส้น นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าในอนาคตอันใกล้ สเปกตรัมของ PAH จะมีคุณค่าเป็นพิเศษสำหรับการถอดรหัสองค์ประกอบทางเคมีของตัวกลางระหว่างดวงดาวโดยใช้อินฟราเรดสเปกโทรสโกปี

โมเลกุลอินทรีย์ในอวกาศ

องค์ประกอบองค์ประกอบของเมฆโมเลกุลคล้ายกับองค์ประกอบของดวงอาทิตย์ โดยพื้นฐานแล้วพวกมันประกอบด้วยไฮโดรเจน - แม่นยำกว่านั้นคือโมเลกุลไฮโดรเจน H 2 ที่มี "สารเติมแต่ง" ของฮีเลียมเล็กน้อย ธาตุที่เหลือมีอยู่ในระดับของสิ่งเจือปนเล็กน้อยซึ่งมีเนื้อหาสัมพัทธ์ประมาณ 0.1% (สำหรับออกซิเจน) และต่ำกว่า ดังนั้นจำนวนโมเลกุลที่มีอะตอมของสิ่งเจือปนเหล่านี้จึงมีขนาดเล็กมากเมื่อเทียบกับโมเลกุล H 2 ที่พบบ่อยที่สุด แต่ทำไมโมเลกุลเหล่านี้ถึงก่อตัวขึ้นเลย? บนโลกนี้มีการใช้สิ่งอำนวยความสะดวกพิเศษสำหรับการสังเคราะห์ทางเคมี โดยให้ความหนาแน่นและอุณหภูมิที่สูงเพียงพอ "เครื่องปฏิกรณ์เคมี" ระหว่างดวงดาวทำงานอย่างไร - เย็นและหายาก?
ต้องจำไว้ว่าดาราศาสตร์เกี่ยวข้องกับมาตราส่วนเวลาอื่น บนโลกนี้ เราต้องได้รับผลลัพธ์อย่างรวดเร็ว ธรรมชาติไม่รีบร้อน การสังเคราะห์สารอินทรีย์ระหว่างดวงดาวใช้เวลาหลายแสนล้านปี แต่แม้ปฏิกิริยาช้าเหล่านี้ก็ต้องการตัวเร่งปฏิกิริยา ในเมฆโมเลกุล บทบาทของมันถูกเล่นโดยอนุภาคของรังสีคอสมิก การก่อตัวของพันธะ CH ถือได้ว่าเป็นขั้นตอนแรกในการสังเคราะห์โมเลกุลอินทรีย์ที่ซับซ้อน แต่ถ้าคุณนำส่วนผสมของโมเลกุลไฮโดรเจนและอะตอมของคาร์บอนมาผสมกัน พันธะนี้จะไม่ก่อตัวขึ้นเอง อีกสิ่งหนึ่งคือถ้าอะตอมและโมเลกุลบางส่วนถูกเปลี่ยนเป็นไอออน ปฏิกิริยาเคมีที่เกี่ยวข้องกับไอออนดำเนินไปเร็วกว่ามาก มันคือไอออไนเซชันเริ่มต้นที่มาจากรังสีคอสมิก ทำให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ระหว่างที่อะตอมของธาตุหนัก (คาร์บอน ไนโตรเจน ออกซิเจน) เริ่ม "เกาะ" อะตอมไฮโดรเจนกับตัวเอง ก่อตัวเป็นโมเลกุลอย่างง่าย รวมทั้งที่ค้นพบใน ISM อันดับแรก ( CH และ CH+)
การสังเคราะห์เพิ่มเติมนั้นง่ายยิ่งขึ้น โมเลกุลไดอะตอมมิกยึดอะตอมไฮโดรเจนใหม่เข้ากับตัวเองกลายเป็นสามและสี่อะตอม (CH 2 +, CH 3 +) โมเลกุล polyatomic เริ่มทำปฏิกิริยาซึ่งกันและกันกลายเป็นสารประกอบที่ซับซ้อนมากขึ้น - อะเซทิลีน, กรดไฮโดรไซยานิก (HCN) แอมโมเนีย ฟอร์มาลดีไฮด์ ซึ่งกลายเป็น "หน่วยการสร้าง" สำหรับการสังเคราะห์สารอินทรีย์ที่ซับซ้อน
หลังจากที่รังสีคอสมิกเป็นแรงผลักดันหลักให้เกิดปฏิกิริยาเคมี อนุภาคฝุ่นคอสมิกกลายเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่สำคัญสำหรับการสังเคราะห์สารอินทรีย์ระหว่างดวงดาว พวกเขาไม่เพียงแต่ปกป้องบริเวณชั้นในของเมฆโมเลกุลจากการแผ่รังสีทำลายล้าง แต่ยังให้พื้นผิวของพวกมันสำหรับ "การผลิต" อย่างมีประสิทธิภาพของโมเลกุลอนินทรีย์และอินทรีย์จำนวนมาก ในจำนวนทั้งหมดของปฏิกิริยา ไม่ใช่เรื่องยากที่จะจินตนาการถึงการก่อตัวของไกลซีนไม่เพียงเท่านั้น แต่ยังรวมถึงสารประกอบที่ซับซ้อนมากขึ้นด้วย ในแง่นี้ เราสามารถพูดได้ว่างานในการค้นหากรดอะมิโนที่ง่ายที่สุดมีความหมายเชิงกีฬามากกว่า: ใครจะเป็นคนแรกที่ค้นพบมันอย่างมั่นใจในอวกาศ นักวิทยาศาสตร์ไม่ต้องสงสัยเลยว่าไกลซีนมีอยู่ในเมฆโมเลกุล

วิธีเอาตัวรอดจาก "โมเลกุลแห่งชีวิต"

โดยทั่วไปแล้วในขณะนี้สามารถพิสูจน์ได้ว่า "น้ำซุปหลัก" ไม่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์สารอินทรีย์ ธรรมชาติรับมือกับงานนี้ได้อย่างสมบูรณ์แบบในอวกาศ แต่อินทรียวัตถุระหว่างดวงดาวมีส่วนเกี่ยวข้องกับการเกิดขึ้นของชีวิตหรือไม่? แท้จริงแล้วดวงดาวและระบบดาวเคราะห์ก่อตัวขึ้นในเมฆโมเลกุลและ "ดูดซับ" สสารของพวกมันโดยธรรมชาติ อย่างไรก็ตาม ก่อนที่จะกลายเป็นดาวเคราะห์ สารนี้จะต้องผ่านสภาวะที่ค่อนข้างรุนแรงของดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์และสภาพที่ไม่รุนแรงของโลกอายุน้อย น่าเสียดายที่ความสามารถของเราในการศึกษาวิวัฒนาการของสารประกอบอินทรีย์ในดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์นั้นมีจำกัด พวกมันมีขนาดเล็กมากและการค้นหาโมเลกุลอินทรีย์ในตัวมันยากกว่าในเมฆโมเลกุล จนถึงขณะนี้ มีการค้นพบโมเลกุลประมาณโหลในระบบดาวเคราะห์ของดาวฤกษ์อื่น แน่นอนว่าพวกเขายังรวมถึงสารประกอบอินทรีย์อย่างง่าย (โดยเฉพาะฟอร์มาลดีไฮด์) แต่เรายังไม่สามารถอธิบายรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิวัฒนาการของสารอินทรีย์ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ได้
การวิจัยระบบดาวเคราะห์ของเราเองได้รับการช่วยเหลือ จริงอยู่ว่ามันมีอายุมากกว่าสี่พันล้านปีแล้ว แต่ส่วนหนึ่งของสสารก่อกำเนิดดาวเคราะห์หลักได้รับการเก็บรักษาไว้ในอุกกาบาตบางตัวมาจนถึงทุกวันนี้ ในตัวพวกเขาเองที่ความอุดมสมบูรณ์ของอินทรียวัตถุกลับกลายเป็นว่าค่อนข้างน่าประทับใจ - โดยเฉพาะอย่างยิ่งในคาร์บอนไดออกไซด์ที่เรียกว่า chondrites ซึ่งคิดเป็นสองสามเปอร์เซ็นต์ของจำนวน "หินสวรรค์" ทั้งหมดที่ตกลงสู่พื้นโลก พวกมันมีโครงสร้างดินเหนียวหลวม อุดมไปด้วยน้ำที่ถูกกักไว้ แต่ที่สำคัญที่สุด สารสำคัญในพวกมันคือ "คาร์บอน" ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของสารประกอบอินทรีย์หลายชนิด อินทรียวัตถุอุกกาบาตประกอบด้วยโมเลกุลที่ค่อนข้างง่าย ในจำนวนนี้มีกรดอะมิโนและเบสไนโตรเจน และ (กรดคาร์บอกซิลิก และ "อินทรียวัตถุที่ไม่ละลายน้ำ" ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์จากพอลิเมอไรเซชัน (tarring) ของสารประกอบที่ง่ายกว่า แน่นอนว่าเราไม่สามารถ ตอนนี้พูดอย่างมั่นใจว่าอินทรียวัตถุนี้ "สืบทอด" จากสารของกลุ่มโมเลกุลโปรโตโซลาร์ แต่หลักฐานทางอ้อมบ่งชี้สิ่งนี้ - โดยเฉพาะอย่างยิ่งพบไอโซโทเมอร์ของโมเลกุลจำนวนหนึ่งที่ชัดเจนในอุกกาบาต

	นอกจากนี้ยังตรวจพบอะซีตัลดีไฮด์ (ซ้าย) และไอโซเมอร์ ไวนิลแอลกอฮอล์ และเอทิลีนออกไซด์ในอวกาศด้วย
10 แปดอะตอม		ในปี 1997 การสังเกตการณ์ทางวิทยุยืนยันว่ามีกรดอะซิติกอยู่ในอวกาศ
9 อะตอม 9 อะตอมและ 17 โมเลกุลที่มีตั้งแต่ 10 ถึง 70 อะตอม		โมเลกุลที่หนักที่สุด (และยาวที่สุด) บางส่วนที่พบในอวกาศอยู่ในกลุ่มของโพลิอิน - ประกอบด้วยพันธะสามตัวหลายพันธะที่เชื่อมต่อเป็นอนุกรม "ในสายโซ่" ด้วยพันธะเดี่ยว พวกเขาไม่ได้เกิดขึ้นบนโลก
โมเลกุลที่ค้นพบในปัจจุบันในอวกาศระหว่างดวงดาว

Isotopomers หรือ isotopologues เป็นโมเลกุลที่อะตอมหนึ่งอะตอมหรือมากกว่าถูกแทนที่ด้วยไอโซโทปเล็กน้อย (ไม่ธรรมดาที่สุด) ขององค์ประกอบทางเคมี ตัวอย่างเช่น ไอโซโทเมอร์คือน้ำที่มีน้ำหนัก ซึ่งโปรติเซียมไฮโดรเจนไอโซโทปเบาถูกแทนที่ด้วยดิวเทอเรียม คุณลักษณะของเคมีของเมฆโมเลกุลคือไอโซโทเมอร์ก่อตัวขึ้นในนั้นค่อนข้างมีประสิทธิภาพมากกว่าโมเลกุล "ธรรมดา" ตัวอย่างเช่น เนื้อหาของฟอร์มาลดีไฮด์ดิวเทอเรต (HDCO) อาจเป็นสิบเปอร์เซ็นต์ของเนื้อหาของฟอร์มาลดีไฮด์ทั่วไป - แม้ว่าโดยทั่วไปแล้ว อะตอมดิวเทอเรียม (D) ในอวกาศจะน้อยกว่าอะตอมโพรเทียม (H) หนึ่งแสนเท่า . โมเลกุลระหว่างดวงดาวให้ "ความชอบ" แบบเดียวกันกับไอโซโทปไนโตรเจน 15N มากกว่า 14N ปกติ และพบว่ามีความอุดมสมบูรณ์มากเกินไปแบบเดียวกันในอินทรียวัตถุอุกกาบาต
จนถึงตอนนี้ สามารถดึงข้อสรุปที่สำคัญสามประการจากข้อมูลที่มีอยู่ อย่างแรก สารประกอบอินทรีย์ที่มีความซับซ้อนสูงมาก ถูกสังเคราะห์อย่างมีประสิทธิภาพมากในตัวกลางระหว่างดวงดาวของดาราจักรของเราและดาราจักรอื่นๆ ประการที่สอง สารประกอบเหล่านี้สามารถเก็บรักษาไว้ในดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์และเป็นส่วนหนึ่งของดาวเคราะห์ - "ตัวอ่อน" ของดาวเคราะห์ และในที่สุด แม้ว่าอินทรียวัตถุจะ "ไม่รอด" ในกระบวนการกำเนิดโลกหรือดาวเคราะห์ดวงอื่น อุกกาบาตก็อาจไปถึงที่นั่นในภายหลังด้วยอุกกาบาต (อย่างที่เกิดขึ้นในปัจจุบัน)
โดยธรรมชาติแล้ว คำถามเกิดขึ้นว่าการสังเคราะห์สารอินทรีย์สามารถไปได้ไกลแค่ไหนในช่วงก่อนเกิดดาวเคราะห์ แต่ถ้าไม่ใช่ "สิ่งก่อสร้าง" สำหรับการกำเนิดของชีวิต แต่ชีวิตเอง มายังโลกพร้อมกับอุกกาบาตล่ะ ในตอนต้นของศตวรรษที่ 20 ดูเหมือนว่าเป็นไปไม่ได้ที่โมเลกุลไดอะตอมมิกธรรมดาจะปรากฏใน ISM ตอนนี้เราพบสารก้อนเมฆโมเลกุลที่มีชื่อยากในการออกเสียงครั้งแรก การตรวจหากรดอะมิโนใน ISM เป็นไปได้มากที่สุดในเวลาไม่นาน อะไรขัดขวางไม่ให้เราก้าวต่อไปและสมมติว่าอุกกาบาตนำชีวิตมาสู่โลก "ในรูปแบบที่เสร็จสมบูรณ์"?
อันที่จริงมีรายงานหลายครั้งในวรรณคดีว่าซากของสิ่งมีชีวิตนอกโลกที่ง่ายที่สุดถูกพบในอุกกาบาต ... อย่างไรก็ตามจนถึงตอนนี้ข้อมูลนี้ไม่น่าเชื่อถือและกระจัดกระจายไปอย่างมั่นใจในภาพรวมของการกำเนิดของชีวิต .

ในปี 1806 ที่จุดสูงสุดของสงครามนโปเลียน อุกกาบาตที่ผิดปกติตกลงมาใกล้เมือง Ale ของฝรั่งเศส เพียงสามปีหลังจากที่อุกกาบาตได้รับการ "ยอมรับ" อย่างเป็นทางการโดย Paris Academy of Sciences อคติต่อ "Heavenly Stones" ยังคงแข็งแกร่งมาก เศษอุกกาบาต Ale บางชิ้นหายไปและมีเพียงชิ้นเดียวหลังจาก 28 ปีในห้องปฏิบัติการของ Jens Jakob Berzelius นักเคมีชื่อดังชาวสวีเดน

ในตอนแรกนักวิทยาศาสตร์คิดว่ามีข้อผิดพลาด - อุกกาบาต Ale ไม่ใช่หินหรือเหล็กหรือหินเหล็ก อย่างไรก็ตาม เปลือกโลกที่หลอมละลาย (ชั้นพื้นผิว) ได้พิสูจน์ให้เห็นถึงต้นกำเนิดของจักรวาลของหินประหลาด ซึ่งเป็นบรรพบุรุษของอุกกาบาตที่หายากที่สุดและยังไม่ทราบชนิดของอุกกาบาต - คอนไดรต์คาร์บอน

อุกกาบาต Ale มีมวลสารอินทรีย์ที่ละลายในน้ำ เมื่อถูกความร้อน อนุภาคของมันจะเปลี่ยนเป็นสีน้ำตาลและไหม้เกรียม ซึ่งเป็นสัญญาณที่ชัดเจนของการมีอยู่ของสารประกอบอินทรีย์ สารประกอบคาร์บอน (เราจำได้ว่าสารประกอบที่มีคาร์บอนอย่างง่ายเช่น co, co 2, กรดคาร์บอนิก H 2 co 3 และเกลือของมันเป็นสารประกอบอนินทรีย์) แม้ว่าความคล้ายคลึงกันกับสารบนบกประเภทเดียวกันนั้นชัดเจน Berzelius ตั้งข้อสังเกตอย่างสมเหตุสมผลว่าข้อเท็จจริงนี้ " ยังไม่ได้พิสูจน์การมีอยู่ของสิ่งมีชีวิตในแหล่งดั้งเดิม"

งานของ Berzelius เป็นจุดเริ่มต้นของการศึกษาสารประกอบอินทรีย์ในอุกกาบาต น่าเสียดายที่เนื้อหาสำหรับการวิจัยยังหายากมาก Carbonaceous chondrites นั้นบอบบางมาก - พวกมันง่ายต่อการบดเป็นผงแม้ด้วยนิ้วของคุณ (และในเวลาเดียวกันเราทำซ้ำมีกลิ่นเฉพาะของน้ำมันปรากฏขึ้น โดยทั่วไปแล้วหายากในหมู่อุกกาบาต chondrites คาร์บอนจะถูกทำลายได้ง่ายเมื่อบินเข้าไป ชั้นบรรยากาศของโลก ใช่และเมื่ออยู่บนพื้นผิวโลกแล้วพวกมันจะหายไปอย่างไร้ร่องรอยผสมกับหินบนบกจึงไม่น่าแปลกใจที่ค้นพบและรักษา chondrite คาร์บอนเพียงสองโหลเท่านั้นทั่วโลก .

สี่ปีหลังจากผลงานของ Berzelius ถูกตีพิมพ์ ในปี 1838 chondrite คาร์บอนอีกตัวหนึ่งตกลงมาในแอฟริกาใต้ ซึ่งจากนั้นก็ถูกตรวจสอบโดยนักเคมีชาวเยอรมันชื่อ Friedrich Wöhler ซึ่งเป็น Wöhler คนเดียวกัน ซึ่งเมื่อไม่กี่ปีก่อนได้สารที่มาจากสัตว์ ยูเรีย - จากสารอนินทรีย์

Wöhlerแยกสารที่เป็นน้ำมัน "มีกลิ่นบิทูมินัสรุนแรง" ออกจากอุกกาบาตและแตกต่างจาก Berzelius ได้ข้อสรุปว่าสารดังกล่าว "ตามระดับความรู้ในปัจจุบัน" สามารถสังเคราะห์ได้โดยสิ่งมีชีวิตเท่านั้น โปรดทราบว่าปริมาณของสารอินทรีย์ที่ปล่อยออกมาจากคาร์บอนิกฮอปไดรต์มีน้อย - ประมาณหนึ่งเปอร์เซ็นต์ แต่ถึงกระนั้นก็เพียงพอแล้วที่จะสรุปผลที่สำคัญมาก

ในปี 1864 อีกครั้งในฝรั่งเศส ใกล้กับหมู่บ้าน orgueil ฝนอุกกาบาตของ chondrites คาร์บอนตกลงมา - เป็นกรณีพิเศษในประวัติศาสตร์ดาราศาสตร์ นักเคมีชาวฝรั่งเศส Klets ได้รับการพิสูจน์อย่างเข้มงวดว่าสารสีดำที่ไม่ละลายน้ำของอุกกาบาต Orgueil เป็นสารประกอบอินทรีย์ ไม่ใช่กราไฟต์หรือคาร์บอนอสัณฐานเลย เขารู้สึกประทับใจกับความคล้ายคลึงกันของสารประกอบอินทรีย์เหล่านี้กับสารที่คล้ายกันที่พบในถ่านหินพรุหรือถ่านหินสีน้ำตาล ในบทความที่นำเสนอต่อ Paris Academy of Sciences Klets แย้งว่าอินทรียวัตถุในอุกกาบาต "ดูเหมือนจะบ่งบอกถึงการมีอยู่ของ Organized Matter บนวัตถุท้องฟ้า"

ตั้งแต่นั้นมา เป็นเวลาเกือบศตวรรษแล้วที่การศึกษาสารอินทรีย์ของอุกกาบาตได้ดำเนินการเป็นตอนๆ จากกรณีหนึ่งไปอีกกรณีหนึ่ง โดยไม่มีลักษณะทั่วไปที่สำคัญใดๆ ในบรรดางานไม่กี่ชิ้นนี้ ควรจะกล่าวถึงการศึกษาอุกกาบาต Migei ซึ่งดำเนินการในปี 1889 โดย Yu และ ซิมัชโก นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียยังค้นพบสารอินทรีย์ประเภทบิทูมินัสในคอนไดรต์คาร์บอน

รูปภาพ chondrite คาร์บอน
เราไม่ควรคิดว่าสารอินทรีย์ทั้งหมดมีความเกี่ยวข้องกับชีวิตหรือยิ่งไปกว่านั้นเป็นคุณสมบัติของสิ่งมีชีวิต นักดาราศาสตร์ทราบถึงการก่อตัวที่ประกอบด้วยคาร์บอนอย่างง่ายจำนวนมาก ซึ่งแน่นอนว่าไม่มีความสัมพันธ์โดยตรงกับชีวิต กล่าวคือ อนุมูล CH และ CN ที่สังเกตพบในอวกาศระหว่างดวงดาวและบรรยากาศของดาวเย็น ยิ่งไปกว่านั้น เห็นได้ชัดว่าการสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์ที่ซับซ้อนมากจนถึงและรวมถึงกรดอะมิโนในอวกาศนั้นยังคงเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องในอวกาศ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เราเชื่อมั่นในสิ่งนี้ โดยการทดลองที่น่าสงสัยของ R. Berger นักวิจัยชาวอเมริกัน ด้วยความช่วยเหลือของเครื่องเร่งอนุภาคมูลฐาน เขาได้ระดมยิงโปรตอนด้วยส่วนผสมของมีเทน แอมโมเนีย และน้ำ ถูกทำให้เย็นลงถึง - 230 วินาที เพียงไม่กี่นาทีต่อมา ในส่วนผสมน้ำแข็งนี้ นักวิทยาศาสตร์ค้นพบยูเรีย อะซิตาไมด์ และอะซิโตน ในการทดลองเหล่านี้ อันที่จริง เบอร์เกอร์ได้จำลองสภาพของอวกาศระหว่างดาวเคราะห์ กระแสโปรตอนเลียนแบบรังสีคอสมิกปฐมภูมิ และส่วนผสมของก๊าซมีเทน-แอมโมเนียและน้ำแข็งธรรมดา แท้จริงแล้วคือแบบจำลองทั่วไปของนิวเคลียสของดาวหาง

เอ็ม คาลวิน นักชีวเคมีชื่อดังชาวอเมริกันอีกคนหนึ่งได้ระดมยิงไฮโดรเจน มีเทน แอมโมเนีย และไอน้ำด้วยกระแสอิเล็กตรอนที่รวดเร็ว ในการทดลองเหล่านี้ ได้รับอะดีนีน - หนึ่งในสี่ของเบสไนโตรเจนที่ประกอบเป็นกรดนิวคลีอิก กระบวนการดังกล่าวไม่ได้เกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศปฐมภูมิของโลกและดาวเคราะห์ดวงอื่นใช่หรือไม่?

ดูเหมือนว่าในอวกาศจากสารอนินทรีย์และในรูปแบบอนินทรีย์สารประกอบคล้ายโปรตีนจะถูกสร้างขึ้น - "ผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูป" ของชีวิตในอนาคตที่เป็นไปได้

ดังนั้นการมีอยู่ของอินทรียวัตถุในอุกกาบาตในตัวมันเองจึงไม่สามารถบ่งบอกถึงการมีอยู่ของสิ่งมีชีวิตบนเทห์ฟากฟ้าในทางใดทางหนึ่ง สารเหล่านี้สามารถเกิดขึ้นได้เองตามธรรมชาติ โดยไม่มีการเชื่อมต่อโดยตรงกับชีวิต จำเป็นต้องมีการโต้แย้งที่รุนแรงขึ้นเพื่อพิสูจน์สิ่งที่ตรงกันข้าม

ในเรื่องนี้มีการอภิปรายในวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ของอุกกาบาต ข้อพิพาทยังไม่สิ้นสุด แต่ผลลัพธ์ที่ได้รับเป็นที่สนใจอย่างมาก

ย้อนกลับไปในปี พ.ศ. 2494-2495 นักชีวเคมีชาวอังกฤษ Müller ได้แยกสารประกอบบิทูมินัสออกจาก chondrint คาร์บอน โดยพื้นฐานแล้ว เขาได้ทำซ้ำงานของ Berzelius, Wöhler และ Kletsz แต่ในระดับที่สูงขึ้นอย่างหาที่เปรียบมิได้ ในน้ำมันดินจากอุกกาบาต มีกำมะถัน คลอรีน และไนโตรเจนมากกว่าสารประกอบบนพื้นโลกที่คล้ายกันมาก เหตุการณ์นี้กระตุ้นให้มุลเลอร์สรุปว่าน้ำมันดินในอุกกาบาตนั้นมีต้นกำเนิดจากสิ่งมีชีวิต

M. Calvin และ s ที่กล่าวถึงแล้ว ออก. รายงานของพวกเขาซึ่งนำเสนอในการประชุมวิชาการระดับนานาชาติเกี่ยวกับการศึกษาอวกาศในปี 2503 มีชื่อว่า "สิ่งมีชีวิตนอกโลก องค์ประกอบอินทรีย์บางอย่างของอุกกาบาตและความสำคัญของพวกมันต่อวิวัฒนาการทางชีววิทยาที่เป็นไปได้นอกโลก" นักวิจัยชาวอเมริกันได้แยกสารระเหยออกจากตัวอย่าง carbonaceous chondrite แล้วจึงผ่านแมสสเปกโตรมิเตอร์ ในการทดลองเหล่านี้ ได้กำหนดมวลสัมพัทธ์ของชิ้นส่วนของโมเลกุลที่ไม่รู้จัก และนอกจากนี้ ยังได้ศึกษาสเปกตรัมอินฟราเรดและรังสีอัลตราไวโอเลตของสารสกัดจากสารประกอบอุกกาบาตที่มีคาร์บอน ผลลัพธ์ที่ได้นั้นน่าทึ่งมาก

จากคาร์บอนไนต์คอนไดรต์ เป็นไปได้ที่จะแยกสารเช่นน้ำสองหยดที่คล้ายกับไซโตซีน - อีกเบสหนึ่งในสี่ของไนโตรเจน พบในอุกกาบาตและมีส่วนผสมของไฮโดรคาร์บอนคล้ายกับน้ำมันจากพื้นดิน

ปีต่อมา ค.ศ. 1961 ผลงานของนักเคมีชาวอเมริกันสามคน G. Nagy, D. Hennessey และ W. บำรุงรักษา. จาก chondrites คาร์บอน พวกเขาแยกชุดของพาราฟินซึ่งคล้ายกับที่เป็นส่วนหนึ่งของเปลือกของแอปเปิ้ลหรือขี้ผึ้ง ในการนี้ข้อพิพาทเกี่ยวกับปัญหาที่มาของน้ำมันได้ทวีความรุนแรงขึ้น

เรายังไม่ทราบแน่ชัดว่าน้ำมันมาจากไหน - แหล่งเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องบิน เรือ และรถยนต์ ซึ่งเป็นวัตถุดิบที่มีค่าที่สุดสำหรับปิโตรเคมี น้ำมันเกิดขึ้นจากการสลายตัวของสิ่งมีชีวิตครั้งหนึ่งหรือ "Black Gold" เป็นผลิตภัณฑ์จากการสังเคราะห์ทางชีวภาพที่ซับซ้อนบางอย่างหรือไม่? หากสมมติฐานแรกถูกต้อง น้ำมันดินในอุกกาบาตถือได้ว่าเป็นร่องรอยของสิ่งมีชีวิตนอกโลก เฉพาะในกรณีที่น้ำมันมีแหล่งกำเนิดอนินทรีย์น้ำมันดินจากอุกกาบาตไม่มีความสัมพันธ์โดยตรงกับสิ่งมีชีวิตนอกโลก แต่เห็นได้ชัดว่าเกิดขึ้นจากกระบวนการ abiogenic

เราได้พูดไปแล้วเกี่ยวกับการทดลองจำลองการก่อตัวของสารประกอบอินทรีย์ในอวกาศระหว่างดาวเคราะห์ ง่ายกว่าที่จะจินตนาการถึงการสังเคราะห์ทางชีวภาพในลำไส้ของดาวเคราะห์คล้ายโลก สารอินทรีย์ในอุกกาบาตเกิดขึ้นเอง - นี่คือวิทยานิพนธ์หลักของผู้ที่ไม่คิดว่าอุกกาบาตเป็นพาหะของซากสิ่งมีชีวิตนอกโลก ตำแหน่งนี้ได้รับการปกป้องโดย Anders, Briggs ในสหภาพโซเวียตของเรา - นักวิจัยของ carbonaceous chondrites G. P. Vdovykin ในความเห็นของเขา "การศึกษาสเปกตรัมของเทห์ฟากฟ้าต่างๆ แสดงให้เห็นว่าคาร์บอนเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่พบบ่อยที่สุดในนั้น: พบได้ในรูปของธาตุ (c 2, c 3) และในรูปของสารประกอบ ( CH 2, CN, co 2, ฯลฯ . ) ในวัตถุท้องฟ้าทุกประเภทส่วนประกอบเหล่านี้ของบรรยากาศและอวกาศเต็มไปด้วยดวงดาวสามารถรวมตัวกับการก่อตัวของโมเลกุลอินทรีย์ที่ซับซ้อน "(L. Kuznetsova. ปริศนาสิบสามแห่งท้องฟ้า M. , โซเวียตรัสเซีย, 1967 ไลท์.

การอภิปรายที่มีชีวิตชีวาที่สุดตอนนี้เกี่ยวกับ "Organized Elements" ที่ลึกลับ เป็นครั้งแรกที่ N. Nagy และ D. Klaus ค้นพบสิ่งเจือปนแปลก ๆ เหล่านี้ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5 ถึง 50 ไมครอนในปี 1961 ขณะศึกษาตัวอย่างคาร์บอนไนต์คอนไดรต์สี่ตัว ภายนอกคล้ายกับสาหร่ายจุลทรรศน์บนบก ในหมู่พวกเขา นักวิจัยชาวอเมริกันระบุวัตถุห้าประเภทตามลักษณะทางสัณฐานวิทยา และวัตถุบางชิ้นกลายเป็นการจับคู่ราวกับว่าพวกมันตายในกระบวนการแบ่งเซลล์ "องค์ประกอบที่จัดระบบ" เกือบทั้งหมดดูเหมือนพืชที่ง่ายที่สุดที่อาศัยอยู่ในน้ำเท่านั้น และเหตุการณ์นี้ตามที่ Nagy และ Klaus ระบุ ไม่รวมความเป็นไปได้ของการปนเปื้อนของอุกกาบาตจากดิน ต่อมา F. Staplen และคนอื่นๆ ได้ค้นพบ "Organized Elements" ใน chondrites ที่เป็นคาร์บอนจำนวนหนึ่ง และนักวิจัยทุกคนสังเกตเห็นความคล้ายคลึงกันของพวกมันกับสาหร่ายที่มีเซลล์เดียวบางชนิด

ในปี 1962 นักธรณีวิทยาแห่งเลนินกราด b. ใน. Timofeev แยกการก่อตัวของสปอร์ที่แปลกประหลาดออกจากอุกกาบาต Saratov และ Migeya มีมากกว่าสองโหล - สีเทาแกมเหลือง, เล็ก, กลวง, เกือบเป็นทรงกลม, มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 ถึง 60 ไมครอน เปลือกกลายเป็นชั้นเดียว มีความหนาต่างกัน บางครั้งก็ยับเป็นรอยพับที่กำหนดไว้อย่างชัดเจน นักวิจัยกล่าวว่า "พื้นผิวของเปลือกหอยเรียบ มักมีวัณโรคไม่ละเอียด รูปแบบหนึ่งแสดงให้เห็นรูกลม - ปากใบ ซึ่งเป็นลักษณะของสาหร่ายที่มีเซลล์เดียวบางชนิด การค้นพบเหล่านี้จำนวนมากสามารถเปรียบเทียบได้กับสาหร่ายเซลล์เดียวที่เก่าแก่ที่สุด บนโลกที่อาศัยอยู่เมื่อกว่า 600 ล้านปีก่อน แต่พวกเขาไม่สามารถนำมาประกอบกับกลุ่มพืชใดในโลกของเรา "(Spark, 1962, หมายเลข 4, p. 12.

กรดนิวคลีอิก

กรดนิวคลีอิก

กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิกและกรดไรโบนิวคลีอิกเป็นส่วนประกอบสากลของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดที่มีหน้าที่ในการจัดเก็บ การถ่ายทอด และการสืบพันธุ์ (การรับรู้) ของข้อมูลทางพันธุกรรม N. to. ทั้งหมดถูกแบ่งออกเป็นสองประเภทตามองค์ประกอบคาร์โบไฮเดรตของโมเลกุล: ดีออกซีไรโบสในกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (DNA) และไรโบสในกรดไรโบนิวคลีอิก (RNA) บทบาททางชีวภาพของ DNA ในสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่คือการจัดเก็บและทำซ้ำข้อมูลทางพันธุกรรมและ RNA - ในการนำข้อมูลนี้ไปใช้ในโครงสร้างของโมเลกุลโปรตีน (โปรตีน) ในกระบวนการสังเคราะห์

กรดนิวคลีอิกถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2411 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวสวิส F. Miescher ซึ่งพบว่าสารเหล่านี้ถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่นในนิวเคลียสของเซลล์ มีคุณสมบัติเป็นกรดและมีฟอสฟอรัสต่างจากโปรตีน ในทางเคมี N. ถึง คือ พอลินิวคลีโอไทด์ นั่นคือ ไบโอโพลีเมอร์ที่สร้างขึ้นจากหน่วยโมโนเมอร์ - โมโนนิวคลีโอไทด์หรือนิวคลีโอไทด์ (เอสเทอร์ฟอสฟอริกที่เรียกว่านิวคลีโอไซด์ - อนุพันธ์ของฐานไนโตรเจน purine และ pyrimidine, D-ribose หรือ 2-deoxy-D-ribose) เบส purine ที่รวมอยู่ในโมเลกุล DNA คือ adenine (A) และ guanine (G) เบส pyrimidine คือ cytosine (C) และ thymine (T) ใน RNA nucleosides จะมี uracil (U) แทนไทมีน ในสายโซ่พอลินิวคลีโอไทด์ นิวคลีโอไทด์เชื่อมต่อผ่านพันธะฟอสโฟไดสเตอร์ (รูปที่ 1)

โครงสร้างหลักของ N. ถึง ถูกกำหนดโดยลำดับของการสลับกันของเบสไนโตรเจน และการกำหนดค่าเชิงพื้นที่ของพวกมันถูกกำหนดโดยอันตรกิริยาที่ไม่ใช่โควาเลนต์ระหว่างส่วนต่างๆ ของโมเลกุล: พันธะไฮโดรเจนระหว่างเบสไนโตรเจน ปฏิกิริยาที่ไม่ชอบน้ำระหว่างระนาบคู่เบส ไฟฟ้าสถิต อันตรกิริยาที่เกี่ยวข้องกับหมู่ฟอสเฟตที่มีประจุลบและปฏิกิริยาตอบโต้

กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิกที่แยกได้จากสิ่งมีชีวิตต่างๆ แตกต่างกันในอัตราส่วนของเบสไนโตรเจนที่รวมอยู่ในองค์ประกอบของมัน กล่าวคือ ตามองค์ประกอบนิวคลีโอไทด์ซึ่งใน DNA ทั้งหมดปฏิบัติตามกฎ Chargaff: 1) จำนวนโมเลกุลของอะดีนีนในโมเลกุล N. เท่ากับจำนวนโมเลกุลของไทมีนนั่นคือ เอ = ต; 2) จำนวนโมเลกุลของ guanine เท่ากับจำนวนโมเลกุลของ cytosine กล่าวคือ ก = ค; 3) จำนวนโมเลกุลของฐาน purine เท่ากับจำนวนโมเลกุลของฐาน pyrimidine 4) จำนวนหมู่ 6-amino เท่ากับจำนวนกลุ่ม 6-keto ซึ่งหมายความว่าผลรวมของ adenine + cytosine เท่ากับผลรวมของ guanine + thymine กล่าวคือ A + C \u003d G + T. กฎของ Chargaff ก็เป็นจริงสำหรับฐานไนโตรเจนเล็กน้อยที่เรียกว่า (methylated หรืออนุพันธ์อื่น ๆ ของฐาน purine และ pyrimidine) ดังนั้นองค์ประกอบนิวคลีโอไทด์ของ DNA แต่ละตัวจึงมีลักษณะเป็นค่าคงที่ - อัตราส่วนโมลาร์

(ปัจจัยความจำเพาะ) หรือเปอร์เซ็นต์ของคู่ G-C เช่น

ค่าของตัวบ่งชี้หลังนั้นแทบจะเหมือนกันสำหรับสิ่งมีชีวิตในคลาสเดียวกัน ในพืชและสัตว์มีกระดูกสันหลังที่สูงกว่าคือ 0.55-0.93

การศึกษาที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature แสดงให้เห็นว่าสารประกอบอินทรีย์ซึ่งมีความซับซ้อนสูงอย่างไม่คาดคิดมีอยู่ทั่วจักรวาล ผลลัพธ์เหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าดาวฤกษ์สามารถสร้างสารประกอบอินทรีย์ที่ซับซ้อนได้

Prof. Sun Quoc และ Dr. Yong Zhang จากมหาวิทยาลัยฮ่องกงได้แสดงให้เห็นว่าสารอินทรีย์ในจักรวาลประกอบด้วยสารประกอบอะโรมาติก (รูปแบบวัฏจักร) และอะลิฟาติก (โซ่) สารประกอบเหล่านี้ซับซ้อนมากจนโครงสร้างทางเคมีของมันคล้ายกับถ่านหินหรือน้ำมัน เนื่องจากถ่านหินและน้ำมันเป็นเศษซากของชีวิตโบราณ เชื่อกันว่าอินทรียวัตถุรูปแบบนี้เกิดขึ้นจากสิ่งมีชีวิตเท่านั้น การค้นพบของทีมนี้ชี้ให้เห็นว่าสารประกอบอินทรีย์ที่ซับซ้อนสามารถสังเคราะห์ขึ้นได้ในอวกาศ แม้จะไม่มีรูปแบบชีวิตก็ตาม

นักวิทยาศาสตร์ได้ตรวจสอบปรากฏการณ์ลึกลับ นั่นคือ ชุดของรังสีอินฟราเรดในดวงดาว อวกาศระหว่างดวงดาว และกาแล็กซี ลายเซ็นสเปกตรัมของพวกมันเรียกว่า "การปล่อยอินฟราเรดที่ไม่สามารถระบุได้" เป็นเวลากว่าสองทศวรรษแล้วที่ทฤษฎีที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางที่สุดเกี่ยวกับที่มาของลายเซ็นเหล่านี้ก็คือ พวกมันเป็นโมเลกุลอินทรีย์อย่างง่ายที่ประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนและไฮโดรเจนที่เรียกว่าพอลิไซคลิก อะโรมาติก ไฮโดรคาร์บอน (PAHs) จากการสังเกตด้วยหอสังเกตการณ์อวกาศอินฟราเรดและกล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ กุ๊กและจางได้แสดงให้เห็นว่าสเปกตรัมการแผ่รังสีไม่สามารถอธิบายได้ด้วยการปรากฏตัวของโมเลกุล PAH ทีมงานเสนอมุมมองว่าสารที่สร้างรังสีอินฟราเรดคล้ายคลึงกันมีโครงสร้างทางเคมีที่ซับซ้อนกว่ามาก

ดวงดาวไม่เพียงแต่สร้างอินทรียวัตถุที่ซับซ้อนนี้เท่านั้น แต่ยังผลักมันออกไปสู่อวกาศระหว่างดวงดาวด้วย ผลลัพธ์สอดคล้องกับแนวคิดเดิมของกุ๊กว่าดาวฤกษ์เก่าเป็นโรงงานระดับโมเลกุลที่สามารถผลิตสารอินทรีย์ผสมได้ “งานของเราแสดงให้เห็นว่าดาวฤกษ์สามารถสร้างสารประกอบอินทรีย์ที่ซับซ้อนได้อย่างง่ายดายในสุญญากาศที่เกือบเต็ม” Kuok กล่าว "ในทางทฤษฎีมันเป็นไปไม่ได้ แต่เรายังสามารถเห็นมันได้"

สิ่งที่น่าสนใจยิ่งกว่าคือข้อเท็จจริงที่ว่าโครงสร้างของฝุ่นดาวอินทรีย์นี้คล้ายกับสารประกอบอินทรีย์เชิงซ้อนที่พบในอุกกาบาต เนื่องจากอุกกาบาตเป็นเศษซากของระบบสุริยะยุคแรกจึงเกิดคำถามว่าดาวฤกษ์สามารถเสริมระบบสุริยะยุคแรกด้วยสารประกอบอินทรีย์ได้หรือไม่ คำถามเกี่ยวกับบทบาทของสารประกอบเหล่านี้ในกระบวนการกำเนิดและการพัฒนาของสิ่งมีชีวิตบนโลกยังคงเปิดอยู่

“คาร์บอนเกิดขึ้นในธรรมชาติทั้งในสภาวะอิสระและในสภาวะรวม ในรูปแบบและรูปแบบที่แตกต่างกันมาก ในรัฐอิสระ คาร์บอนเป็นที่รู้จักกันอย่างน้อยสามรูปแบบ: ถ่านหิน กราไฟต์ และเพชร ในสถานะของสารประกอบ คาร์บอนเป็นส่วนหนึ่งของสิ่งที่เรียกว่าสารอินทรีย์ นั่นคือสารจำนวนมากที่อยู่ในร่างกายของพืชและสัตว์ทุกชนิด พบในรูปของคาร์บอนไดออกไซด์ในน้ำและอากาศ และในรูปของเกลือของคาร์บอนไดออกไซด์และ สารอินทรีย์ตกค้างในดินและมวลของเปลือกโลก ทุกคนรู้จักความหลากหลายของสารที่ประกอบเป็นร่างกายของสัตว์และพืช ขี้ผึ้งและน้ำมัน น้ำมันสนและเรซิน กระดาษฝ้ายและโปรตีน เนื้อเยื่อเซลล์พืชและเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อสัตว์ กรดทาร์ทาริกและแป้ง สารเหล่านี้และสารอื่น ๆ อีกมากมายที่รวมอยู่ในเนื้อเยื่อและน้ำผลไม้ของพืชและสัตว์เป็นสารประกอบคาร์บอน สาขาของสารประกอบคาร์บอนมีขนาดใหญ่มากจนเป็นสาขาเคมีพิเศษ กล่าวคือ เคมีของคาร์บอนหรือสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่ดีกว่า

คำเหล่านี้จากพื้นฐานเคมีโดย D. I. Mendeleev ทำหน้าที่เป็นบทสรุปโดยละเอียดของเรื่องราวของเราเกี่ยวกับองค์ประกอบสำคัญ - คาร์บอน อย่างไรก็ตาม มีวิทยานิพนธ์หนึ่งฉบับที่นี่ ซึ่งจากมุมมองของวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ของสสาร สามารถโต้แย้งได้ แต่มีรายละเอียดเพิ่มเติมด้านล่าง

อาจเป็นไปได้ว่านิ้วมือบนมือจะเพียงพอที่จะนับองค์ประกอบทางเคมีที่หนังสือวิทยาศาสตร์อย่างน้อยหนึ่งเล่มไม่ได้อุทิศให้กับ แต่หนังสือวิทยาศาสตร์ยอดนิยมอิสระ - ไม่ใช่โบรชัวร์บน 20 หน้าที่ไม่สมบูรณ์พร้อมกระดาษห่อปก แต่มีปริมาณค่อนข้างคงที่เกือบ 500 หน้า - มีองค์ประกอบเพียงชิ้นเดียวในเนื้อหา - คาร์บอน

โดยทั่วไปแล้ว วรรณกรรมเกี่ยวกับคาร์บอนนั้นร่ำรวยที่สุด ประการแรกคือหนังสือและบทความทั้งหมดของนักเคมีอินทรีย์โดยไม่มีข้อยกเว้น ประการที่สองเกือบทุกอย่างที่เกี่ยวข้องกับพอลิเมอร์ ประการที่สาม สิ่งพิมพ์มากมายที่เกี่ยวข้องกับเชื้อเพลิงฟอสซิล ประการที่สี่ ส่วนสำคัญของวรรณกรรมชีวการแพทย์ ...

ดังนั้นเราจะไม่พยายามโอบรับความใหญ่โต (ไม่ใช่โดยบังเอิญที่ผู้เขียนหนังสือยอดนิยมเกี่ยวกับองค์ประกอบหมายเลข 6 เรียกมันว่า "ไม่สิ้นสุด"!) แต่เราจะเน้นเฉพาะสิ่งสำคัญจากประเด็นหลัก - เราจะพยายามดูคาร์บอนจากสามมุมมอง

คาร์บอนเป็นหนึ่งในองค์ประกอบ "ไม่มีตระกูล ไม่มีเผ่า" ประวัติการสัมผัสของมนุษย์กับสารนี้ย้อนกลับไปในสมัยก่อนประวัติศาสตร์ ไม่ทราบชื่อผู้ค้นพบคาร์บอน และยังไม่ทราบว่ารูปแบบใดของธาตุคาร์บอน - เพชรหรือกราไฟต์ - ถูกค้นพบก่อนหน้านี้ ทั้งสองเกิดขึ้นนานเกินไปแล้ว มีเพียงสิ่งเดียวเท่านั้นที่สามารถระบุได้: ก่อนเพชรและก่อนกราไฟต์ สารถูกค้นพบ ซึ่งเมื่อสองสามทศวรรษก่อนถือเป็นรูปแบบที่สาม ของธาตุคาร์บอน - ถ่านหินอสัณฐาน แต่ในความเป็นจริง ถ่าน แม้แต่ถ่านก็ไม่ใช่คาร์บอนบริสุทธิ์ ประกอบด้วยไฮโดรเจน ออกซิเจน และธาตุอื่นๆ จริงอยู่ พวกมันสามารถกำจัดออกได้ แต่ถึงกระนั้นคาร์บอนของถ่านหินก็จะไม่กลายเป็นการดัดแปลงของธาตุคาร์บอนโดยอิสระ สิ่งนี้ก่อตั้งขึ้นเฉพาะในไตรมาสที่สองของศตวรรษของเรา การวิเคราะห์โครงสร้างแสดงให้เห็นว่าคาร์บอนอสัณฐานโดยพื้นฐานแล้วเป็นกราไฟต์เดียวกัน ซึ่งหมายความว่าไม่ใช่อสัณฐาน แต่เป็นผลึก มีเพียงคริสตัลที่มีขนาดเล็กมากและมีข้อบกพร่องมากกว่านั้น หลังจากนั้น พวกเขาเริ่มเชื่อว่าคาร์บอนบนโลกมีอยู่ในรูปแบบพื้นฐานสองแบบเท่านั้น - ในรูปของกราไฟต์และเพชร

วีดีโอ สารประกอบอินทรีย์ในอวกาศ

อัลเคน โครงสร้างและการตั้งชื่อ

ตามคำจำกัดความ แอลเคนเป็นไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัวหรืออิ่มตัวที่มีโครงสร้างเป็นเส้นตรงหรือแตกแขนง เรียกอีกอย่างว่าพาราฟิน อัลเคนมีพันธะโควาเลนต์เพียงพันธะเดียวระหว่างอะตอมของคาร์บอน สูตรทั่วไปคือ

ในการตั้งชื่อสารคุณต้องปฏิบัติตามกฎ ตามระบบการตั้งชื่อสากล ชื่อถูกสร้างขึ้นโดยใช้คำต่อท้าย -an ชื่อของอัลเคนสี่ตัวแรกมีการพัฒนาในอดีต เริ่มต้นจากตัวแทนที่ห้า ชื่อประกอบด้วยคำนำหน้าซึ่งระบุจำนวนอะตอมของคาร์บอนและส่วนต่อท้าย -an ตัวอย่างเช่น octa (แปด) ทำให้ออกเทน

สำหรับสายโซ่ที่แตกแขนง ชื่อรวมกัน:

• จากตัวเลขที่ระบุจำนวนอะตอมของคาร์บอนที่อยู่รอบ ๆ ตัวอนุมูล
• จากชื่อของอนุมูล;
• จากชื่อสายหลัก

ตัวอย่าง: 4-เมทิลโพรเพน - อะตอมของคาร์บอนที่สี่ในสายโพรเพนมีเรดิคัล (เมทิล)

ข้าว. 1. สูตรโครงสร้างที่มีชื่ออัลเคน

ทุก ๆ แอลเคนที่สิบจะตั้งชื่ออัลเคนเก้าตัวถัดไป หลังจาก Decane มา undecane, dodecane และอื่น ๆ หลังจาก eicosan, geneicosan, docosan, tricosan เป็นต้น

สารอินทรีย์และอนินทรีย์ อินทรียฺวัตถุ

สารประกอบอินทรีย์แตกต่างจากสารประกอบอนินทรีย์ในองค์ประกอบเป็นหลัก หากสารอนินทรีย์สามารถเกิดขึ้นได้จากองค์ประกอบใด ๆ ของระบบธาตุองค์ประกอบของสารอินทรีย์จะต้องประกอบด้วยอะตอม C และ H สารประกอบดังกล่าวเรียกว่าไฮโดรคาร์บอน (CH4 - มีเทน, C6H6 - เบนซิน) วัตถุดิบไฮโดรคาร์บอน (น้ำมันและก๊าซ) เป็นประโยชน์อย่างยิ่งต่อมนุษยชาติ อย่างไรก็ตาม ความขัดแย้งทำให้เกิดความรุนแรง

อนุพันธ์ของไฮโดรคาร์บอนยังมีอะตอม O และ N ตัวแทนของสารประกอบอินทรีย์ที่มีออกซิเจน ได้แก่ แอลกอฮอล์และไอโซเมอร์อีเทอร์ (C2H5OH และ CH3-O-CH3) อัลดีไฮด์และไอโซเมอร์ของพวกมัน - คีโตน (CH3CH2CHO และ CH3COCH3) กรดคาร์บอกซิลิกและอีเทอร์เชิงซ้อน (CH3 -COOH และ HCOOCH3). หลังยังรวมถึงไขมันและแว็กซ์ คาร์โบไฮเดรตยังเป็นสารประกอบที่มีออกซิเจน

ทำไมนักวิทยาศาสตร์จึงรวมสารจากพืชและสัตว์เข้าเป็นกลุ่มเดียว - สารประกอบอินทรีย์ และแตกต่างจากสารอนินทรีย์อย่างไร ไม่มีเกณฑ์ที่ชัดเจนเพียงอย่างเดียวในการแยกสารอินทรีย์และอนินทรีย์ พิจารณาคุณสมบัติหลายประการที่รวมสารประกอบอินทรีย์

1. องค์ประกอบ (สร้างจากอะตอม C, H, O, N, P และ S น้อยกว่า)
2. โครงสร้าง (บังคับพันธะ C-H และ CCC พวกมันสร้างโซ่และวงจรที่มีความยาวต่างกัน)
3. คุณสมบัติ (สารประกอบอินทรีย์ทั้งหมดติดไฟได้ เกิด CO2 และ H2O ระหว่างการเผาไหม้)

ในบรรดาสารอินทรีย์ มีพอลิเมอร์จากธรรมชาติหลายชนิด (โปรตีน พอลิแซ็กคาไรด์ ยางธรรมชาติ ฯลฯ) เทียม (ลาย้เหนียว) และสารสังเคราะห์ (พลาสติก ยางสังเคราะห์ โพลีเอสเตอร์ และอื่นๆ) พวกมันมีน้ำหนักโมเลกุลขนาดใหญ่และมีโครงสร้างที่ซับซ้อนกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับสารอนินทรีย์

สุดท้ายมีสารอินทรีย์มากกว่า 25 ล้านรายการ

นี่เป็นเพียงการมองผิวเผินของสารอินทรีย์และอนินทรีย์ มีการเขียนบทความทางวิทยาศาสตร์ บทความ และตำราเรียนมากกว่าหนึ่งโหลเกี่ยวกับแต่ละกลุ่มเหล่านี้

ดังที่เราได้ระบุไว้ข้างต้นแล้ว สิ่งมีชีวิตทั้งชุดที่เป็นของอาณาจักรธรรมชาติทั้งหมดถือเป็นสิ่งมีชีวิตของเปลือกโลกที่พิจารณาแล้ว มนุษย์ครอบครองตำแหน่งพิเศษท่ามกลางทุกคน เหตุผลคือ:

• ตำแหน่งผู้บริโภคไม่ใช่การผลิต
• การพัฒนาจิตใจและสติ

ตัวแทนอื่น ๆ ทั้งหมดเป็นสิ่งมีชีวิต หน้าที่ของสิ่งมีชีวิตได้รับการพัฒนาและระบุโดย Vernadsky เขามอบหมายบทบาทต่อไปนี้ให้กับสิ่งมีชีวิต:

1. รีดอกซ์
2. ทำลายล้าง
3. ขนส่ง.
4. การขึ้นรูปสิ่งแวดล้อม
5. แก๊ส.
6. พลังงาน.
7. ข้อมูล
8. ความเข้มข้น.

หน้าที่พื้นฐานที่สุดของสิ่งมีชีวิตในชีวมณฑลคือก๊าซ พลังงาน และรีดอกซ์ อย่างไรก็ตาม ส่วนที่เหลือก็มีความสำคัญเช่นกัน โดยให้กระบวนการที่ซับซ้อนของการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างทุกส่วนและองค์ประกอบของเปลือกที่มีชีวิตของโลก

ลองพิจารณาแต่ละหน้าที่โดยละเอียดยิ่งขึ้นเพื่อทำความเข้าใจว่าความหมายที่แท้จริงคืออะไรและสาระสำคัญคืออะไร

ธรรมชาติได้กระจายทรัพยากรทางวัตถุไปทั่วโลกอย่างไม่เห็นแก่ตัว แต่ไม่ยากที่จะสังเกตเห็นการพึ่งพาอาศัยกัน: คนส่วนใหญ่มักใช้สารที่มีวัตถุดิบ จำกัด และในทางกลับกันเขาใช้องค์ประกอบทางเคมีและสารประกอบดังกล่าวอย่างอ่อนมากซึ่งเป็นวัตถุดิบที่แทบไม่ จำกัด อันที่จริง 98.6% ของมวลของชั้นที่เข้าถึงได้ทางกายภาพของโลกประกอบด้วยองค์ประกอบทางเคมีเพียงแปดองค์ประกอบ: เหล็ก (4.6%) ออกซิเจน (47%) ซิลิกอน (27.5%) แมกนีเซียม (2.1%) อลูมิเนียม (8.8 %) แคลเซียม (3.6%) โซเดียม (2.6%) โพแทสเซียม (2.5%) นิกเกิล มากกว่า 95% ของผลิตภัณฑ์โลหะทั้งหมด การออกแบบเครื่องจักรและกลไกที่หลากหลาย เส้นทางการขนส่งทำจากแร่เหล็ก เป็นที่ชัดเจนว่าการปฏิบัติดังกล่าวเป็นการสิ้นเปลืองทั้งในแง่ของการสูญเสียทรัพยากรเหล็กและต้นทุนด้านพลังงานสำหรับการประมวลผลขั้นต้นของวัตถุดิบแร่เหล็ก

เมื่อดูข้อมูลที่นำเสนอเกี่ยวกับความชุกขององค์ประกอบทางเคมีทั้งแปดที่มีชื่อแล้ว เราสามารถพูดได้อย่างปลอดภัยว่ามีโอกาสที่ดีในการใช้อลูมิเนียม และจากนั้นก็แมกนีเซียม และบางที แคลเซียม ในการสร้างวัสดุโลหะในอนาคตอันใกล้ แต่ด้วยเหตุนี้ควรพัฒนาวิธีการผลิตอลูมิเนียมอย่างประหยัดพลังงานเพื่อให้ได้อะลูมิเนียมคลอไรด์และลดปริมาณอะลูมิเนียมให้เป็นโลหะ วิธีนี้ได้รับการทดสอบแล้วในหลายประเทศและเป็นพื้นฐานสำหรับการออกแบบโรงถลุงอะลูมิเนียมความจุสูง แต่การถลุงอะลูมิเนียมในระดับที่เทียบได้กับการผลิตเหล็กหล่อ เหล็กกล้า และโลหะผสมเฟอร์โรอัลลอยยังไม่สามารถดำเนินการได้ในอนาคตอันใกล้นี้ เนื่องจากงานนี้ต้องแก้ไขควบคู่ไปกับการพัฒนาโลหะผสมอะลูมิเนียมที่เหมาะสมซึ่งสามารถแข่งขันกับเหล็กหล่อ เหล็กกล้าได้ และวัสดุอื่นๆ จากวัตถุดิบแร่เหล็ก .

การใช้ซิลิกอนอย่างแพร่หลายถือเป็นการตำหนิต่อมนุษยชาติอย่างต่อเนื่องในแง่ของการใช้องค์ประกอบทางเคมีนี้ในระดับที่ต่ำมากในการผลิตวัสดุ ซิลิเกตคิดเป็น 97% ของมวลรวมของเปลือกโลก และนี่เป็นเหตุให้ยืนยันว่าควรเป็นวัตถุดิบหลักในการผลิตวัสดุก่อสร้างและผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูปเกือบทั้งหมดในการผลิตเซรามิกที่สามารถแข่งขันกับโลหะได้ นอกจากนี้ จำเป็นต้องคำนึงถึงการสะสมของเสียจากอุตสาหกรรมที่มีลักษณะเป็นซิลิเกตเป็นจำนวนมาก เช่น "เศษหิน" ระหว่างการทำเหมืองถ่านหิน "หางแร่" ในระหว่างการสกัดโลหะจากแร่ เถ้า และตะกรันจากพลังงานและการผลิตทางโลหะวิทยา . และเพียงแค่ซิลิเกตเหล่านี้จะต้องถูกแปลงเป็นวัตถุดิบสำหรับวัสดุก่อสร้างก่อน ในแง่หนึ่งสิ่งนี้ให้ประโยชน์อย่างมากเนื่องจากไม่จำเป็นต้องขุดวัตถุดิบพวกเขากำลังรอผู้บริโภคในรูปแบบสำเร็จรูป ในทางกลับกัน การกำจัดเป็นมาตรการเพื่อต่อสู้กับมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม

ในอวกาศมีเพียงสองธาตุเท่านั้นคือไฮโดรเจนและฮีเลียมที่มีการกระจายอย่างกว้างขวางที่สุด องค์ประกอบอื่น ๆ ทั้งหมดถือได้ว่าเป็นส่วนเสริมเท่านั้น

คำถามที่ 54. การพัฒนาแนวคิดเกี่ยวกับโครงสร้างทางเคมีของสสาร สารประกอบทางเคมี

เคมีเรียกว่า ศาสตร์แห่งธาตุเคมีและสารประกอบ

ประวัติความเป็นมาของการพัฒนาแนวคิดทางเคมีเริ่มต้นตั้งแต่สมัยโบราณ Democritus, Epicurus ได้แสดงความคิดที่ยอดเยี่ยมว่าร่างกายทั้งหมดประกอบด้วยอะตอมที่มีขนาดและรูปร่างต่างๆ ซึ่งกำหนดความแตกต่างเชิงคุณภาพ อริสโตเติลและเอ็มเปโดเคิลส์เชื่อว่าร่างกายรวมกัน

วิธีแรกที่มีประสิทธิภาพอย่างแท้จริงในการกำหนดคุณสมบัติของสารถูกเสนอในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 17 นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ R. Boyle (1627-1691) ผลการศึกษาทดลองของ R. Boyle พบว่าคุณภาพและคุณสมบัติของร่างกายขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของวัสดุที่ประกอบด้วย .

ในปี 1860 นักเคมีชาวรัสเซียที่โดดเด่น A.M. Butlerov (1828-1886) สร้างทฤษฎีโครงสร้างทางเคมีของสสาร - ระดับที่สูงขึ้นของการพัฒนาความรู้ทางเคมีเกิดขึ้น - เคมีเชิงโครงสร้าง

ในช่วงเวลานี้เทคโนโลยีของสารอินทรีย์ได้ถือกำเนิดขึ้น

ภายใต้อิทธิพลของข้อกำหนดการผลิตใหม่ หลักคำสอนของกระบวนการทางเคมีจึงเกิดขึ้น , โดยคำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของสารภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิ ความดัน ตัวทำละลาย และปัจจัยอื่นๆ ที่ทดแทนไม้และโลหะในงานก่อสร้าง วัตถุดิบอาหารในการผลิตน้ำมันแห้ง วาร์นิช สารซักฟอก และสารหล่อลื่น

ในปี 2503-2513 ความรู้ทางเคมีในระดับที่สูงขึ้นต่อไปก็ปรากฏขึ้น - เคมีวิวัฒนาการ . มันขึ้นอยู่กับหลักการของการจัดระเบียบตนเองของระบบเคมีนั่นคือหลักการของการใช้ประสบการณ์ทางเคมีของธรรมชาติที่มีชีวิตที่มีการจัดระเบียบสูง

จนกระทั่งเมื่อไม่นานนี้ นักเคมีได้พิจารณาชัดเจนว่าสิ่งใดควรนำมาประกอบกับสารประกอบเคมี และควรผสมอะไร ย้อนกลับไปในปี 1800-1808 นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส J. Proust (1754-1826) ได้ก่อตั้งกฎความคงตัวขององค์ประกอบ: สารประกอบเคมีแต่ละชนิดมีองค์ประกอบที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด ไม่เปลี่ยนแปลง แรงดึงดูดของส่วนประกอบ (อะตอม) อย่างแรง ดังนั้นจึงแตกต่างจากของผสม

ตั้งแต่ปลายศตวรรษที่ 19 มีการศึกษาต่อที่ตั้งคำถามถึงการสมบูรณาญาสิทธิราชย์ของกฎความคงตัวขององค์ประกอบ นักเคมีชาวรัสเซียที่โดดเด่น N.S. Kurnakov (1860-1941) อันเป็นผลมาจากการศึกษาสารประกอบระหว่างโลหะเช่น สารประกอบที่ประกอบด้วยโลหะสองชนิดทำให้เกิดการก่อตัวของสารประกอบแต่ละตัวที่แท้จริงขององค์ประกอบตัวแปรและพบขอบเขตของความเป็นเนื้อเดียวกันในไดอะแกรม "องค์ประกอบ - คุณสมบัติ" โดยแยกออกจากกัน จากนั้นพื้นที่ของการดำรงอยู่ขององค์ประกอบสารประกอบปริมาณสัมพันธ์ สารประกอบทางเคมีขององค์ประกอบแปรผันที่เขาเรียกว่า berthollidsและทิ้งชื่อไว้เบื้องหลังสารประกอบขององค์ประกอบถาวร daltonids.

จากผลการวิจัยทางกายภาพแสดงให้เห็นว่า แก่นแท้ของปัญหาของสารประกอบเคมีนั้นไม่ได้อยู่ที่ความคงตัวหรือความไม่แน่นอนขององค์ประกอบทางเคมีมากนัก แต่ในธรรมชาติทางกายภาพของพันธะเคมีที่รวมอะตอมให้เป็นระบบกลศาสตร์ควอนตัมเดียว - โมเลกุล

จำนวนของสารเคมีเป็นจำนวนมาก ต่างกันทั้งองค์ประกอบและคุณสมบัติทางเคมีและทางกายภาพ แต่ยังคง สารประกอบเคมี -สารที่กำหนดไว้ในเชิงคุณภาพประกอบด้วยองค์ประกอบทางเคมีอย่างน้อยหนึ่งองค์ประกอบ

ปัจจุบันออสเมียมถูกกำหนดให้เป็นสารที่หนักที่สุดในโลก สารนี้เพียงหนึ่งลูกบาศก์เซนติเมตรมีน้ำหนัก 22.6 กรัม มันถูกค้นพบในปี 1804 โดยนักเคมีชาวอังกฤษ Smithson Tennant เมื่อทองถูกละลายใน After ตะกอนยังคงอยู่ในหลอดทดลอง สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากลักษณะเฉพาะของออสเมียมจึงไม่ละลายในด่างและกรด

ธาตุที่หนักที่สุดในโลก

เป็นผงโลหะสีขาวอมฟ้า มันเกิดขึ้นตามธรรมชาติเป็นไอโซโทปเจ็ดไอโซโทปหกไอโซโทปมีความเสถียรและหนึ่งไอโซโทปไม่เสถียร ความหนาแน่นสูงกว่าอิริเดียมเล็กน้อยซึ่งมีความหนาแน่น 22.4 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร จากวัสดุที่ค้นพบจนถึงปัจจุบัน สารที่หนักที่สุดในโลกคือออสเมียม

จัดอยู่ในกลุ่ม เช่น แลนทานัม อิตเทรียม สแกนเดียม และแลนทาไนด์อื่นๆ

ราคาแพงกว่าทองและเพชร

มีการขุดน้อยมากประมาณหนึ่งหมื่นกิโลกรัมต่อปี แม้แต่แหล่งออสเมียมที่ใหญ่ที่สุด แหล่ง Dzhezkazgan ก็มีประมาณสามในสิบล้าน มูลค่าการแลกเปลี่ยนของโลหะหายากในโลกสูงถึงประมาณ 200,000 ดอลลาร์ต่อกรัม ในขณะเดียวกัน ความบริสุทธิ์สูงสุดขององค์ประกอบระหว่างกระบวนการทำความสะอาดจะอยู่ที่ประมาณเจ็ดสิบเปอร์เซ็นต์

แม้ว่าห้องปฏิบัติการของรัสเซียจะได้รับความบริสุทธิ์ 90.4 เปอร์เซ็นต์ แต่ปริมาณโลหะก็ไม่เกินสองสามมิลลิกรัม

ความหนาแน่นของสสารที่อยู่นอกโลก

ออสเมียมเป็นผู้นำขององค์ประกอบที่หนักที่สุดในโลกอย่างไม่ต้องสงสัย แต่ถ้าเราเปลี่ยนการจ้องมองของเราเป็นอวกาศ สารจำนวนมากที่หนักกว่า "ราชา" ของธาตุหนักจะได้รับความสนใจจากเรา

ความจริงก็คือในจักรวาลมีเงื่อนไขที่ค่อนข้างแตกต่างจากบนโลก ความโน้มถ่วงของซีรีส์มีมากจนทำให้เรื่องกระชับอย่างไม่น่าเชื่อ

หากเราพิจารณาโครงสร้างของอะตอม จะพบว่าระยะทางในโลกระหว่างอะตอมนั้นค่อนข้างชวนให้นึกถึงจักรวาลที่เราเห็น ที่ซึ่งดาวเคราะห์ ดวงดาว และอื่นๆ อยู่ในระยะทางที่ไกลพอสมควร ส่วนที่เหลือถูกครอบครองโดยความว่างเปล่า โครงสร้างนี้เองที่อะตอมมี และด้วยแรงโน้มถ่วงอย่างแรง ระยะนี้จึงลดลงค่อนข้างมาก ขึ้นไปจนถึงการ “กด” ของอนุภาคมูลฐานบางอย่างเข้าไป

ดาวนิวตรอน - วัตถุหนาแน่นยิ่งยวดของอวกาศ

การค้นหานอกโลกของเราอาจทำให้เราสามารถตรวจจับสสารที่หนักที่สุดในอวกาศในดาวนิวตรอนได้

สิ่งเหล่านี้เป็นผู้อยู่อาศัยในอวกาศที่ไม่เหมือนใคร ซึ่งเป็นหนึ่งในประเภทของวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ที่เป็นไปได้ เส้นผ่านศูนย์กลางของวัตถุดังกล่าวอยู่ระหว่าง 10 ถึง 200 กิโลเมตร โดยมีมวลเท่ากับดวงอาทิตย์ของเราหรือมากกว่า 2-3 เท่า

ร่างกายของจักรวาลนี้ส่วนใหญ่ประกอบด้วยแกนนิวตรอนซึ่งประกอบด้วยนิวตรอนของไหล แม้ว่าตามสมมติฐานของนักวิทยาศาสตร์บางคน มันควรจะอยู่ในสถานะที่มั่นคง แต่ไม่มีข้อมูลที่เชื่อถือได้ในปัจจุบัน อย่างไรก็ตาม เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าดาวนิวตรอนซึ่งมีการกระจายตัวด้วยการอัด ต่อมาเปลี่ยนเป็นพลังงานขนาดมหึมาที่ปล่อยออกมา ลำดับที่ 10 43 -10 45 จูล

ความหนาแน่นของดาวดังกล่าวเปรียบได้กับน้ำหนักของภูเขาเอเวอเรสต์ที่วางในกล่องไม้ขีดไฟ เหล่านี้คือหลายแสนล้านตันในหนึ่งลูกบาศก์มิลลิเมตร ตัวอย่างเช่น เพื่อให้ชัดเจนยิ่งขึ้นว่าความหนาแน่นของสสารสูงเพียงใด ให้นำโลกของเราที่มีมวล 5.9 × 1024 กก. แล้ว "เปลี่ยน" ให้เป็นดาวนิวตรอน

เป็นผลให้ต้องลดความหนาแน่นของดาวนิวตรอนให้เท่ากับขนาดของแอปเปิ้ลธรรมดาที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 7-10 เซนติเมตร ความหนาแน่นของวัตถุที่มีเอกลักษณ์เฉพาะตัวจะเพิ่มขึ้นเมื่อคุณเคลื่อนเข้าหาศูนย์กลาง

ชั้นและความหนาแน่นของสสาร

ชั้นนอกของดาวฤกษ์จะแสดงด้วยสนามแม่เหล็ก ด้านล่างโดยตรงความหนาแน่นของสสารถึงหนึ่งตันต่อลูกบาศก์เซนติเมตรแล้ว จากความรู้ของเราเกี่ยวกับโลก ในปัจจุบัน มันคือสารที่หนักที่สุดเท่าที่เคยพบมา แต่อย่าด่วนสรุป

มาทำการวิจัยดาวที่มีเอกลักษณ์ของเรากันต่อไป พวกมันถูกเรียกว่าพัลซาร์เนื่องจากการหมุนรอบแกนด้วยความเร็วสูง ตัวบ่งชี้นี้สำหรับวัตถุต่างๆ มีตั้งแต่หลายสิบถึงหลายร้อยรอบต่อวินาที

ให้เราดำเนินการต่อไปในการศึกษาวัตถุจักรวาลที่มีความหนาแน่นสูง ต่อมาเป็นชั้นที่มีลักษณะเป็นโลหะ แต่มีแนวโน้มว่าลักษณะการทำงานและโครงสร้างจะคล้ายคลึงกันมากที่สุด คริสตัลมีขนาดเล็กกว่าที่เราเห็นในโครงผลึกของสสารของโลก ในการสร้างเส้นคริสตัลขนาด 1 ซม. คุณจะต้องจัดวางองค์ประกอบมากกว่า 10 พันล้านรายการ ความหนาแน่นในชั้นนี้สูงกว่าชั้นนอกหนึ่งล้านเท่า ไม่ใช่เรื่องที่หนักที่สุดของดาว ตามด้วยชั้นที่อุดมไปด้วยนิวตรอน ซึ่งมีความหนาแน่นสูงกว่าชั้นก่อนหน้าถึงพันเท่า

แก่นของดาวนิวตรอนและความหนาแน่น

ด้านล่างนี้คือแกนกลาง ที่ความหนาแน่นถึงระดับสูงสุด - สูงเป็นสองเท่าของเลเยอร์ที่วางอยู่ แก่นของเทห์ฟากฟ้าประกอบด้วยอนุภาคมูลฐานทั้งหมดที่ฟิสิกส์รู้จัก ด้วยเหตุนี้เราจึงได้มาถึงจุดสิ้นสุดของการเดินทางไปยังแกนกลางของดาวเพื่อค้นหาสสารที่หนักที่สุดในอวกาศ

ดูเหมือนว่าภารกิจในการค้นหาสารที่มีความหนาแน่นในเอกภพจะเสร็จสมบูรณ์ แต่อวกาศเต็มไปด้วยความลึกลับและปรากฏการณ์ ดวงดาว ข้อเท็จจริง และรูปแบบที่ยังไม่ได้ค้นพบ

หลุมดำในจักรวาล

คุณควรใส่ใจกับสิ่งที่เปิดอยู่แล้วในวันนี้ นี่คือหลุมดำ บางทีอาจเป็นวัตถุลึกลับเหล่านี้ที่สามารถแข่งขันกับความจริงที่ว่าสารที่หนักที่สุดในจักรวาลเป็นส่วนประกอบ โปรดทราบว่าแรงโน้มถ่วงของหลุมดำนั้นแรงมากจนแสงหนีไม่พ้น

ตามสมมติฐานของนักวิทยาศาสตร์ สสารที่ถูกดึงเข้าสู่ขอบเขตของกาลอวกาศนั้นถูกอัดแน่นจนไม่มีช่องว่างระหว่างอนุภาคมูลฐาน

น่าเสียดายที่เกินขอบฟ้าเหตุการณ์ (ขอบเขตที่เรียกว่าซึ่งแสงและวัตถุใด ๆ ภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงไม่สามารถออกจากหลุมดำได้) การคาดเดาและสมมติฐานทางอ้อมของเราเป็นไปตามการปลดปล่อยของกระแสอนุภาค

นักวิทยาศาสตร์จำนวนหนึ่งแนะนำว่าเกินขอบฟ้าเหตุการณ์ พื้นที่และเวลาผสมกัน มีความเห็นว่าพวกเขาสามารถเป็น "ทางผ่าน" ไปยังจักรวาลอื่นได้ บางทีนี่อาจสอดคล้องกับความจริง แม้ว่าจะค่อนข้างเป็นไปได้ที่พื้นที่อื่นจะเปิดกว้างเกินขอบเขตเหล่านี้ด้วยกฎหมายใหม่ทั้งหมด พื้นที่ที่เวลาจะเปลี่ยน "สถานที่" ด้วยช่องว่าง ตำแหน่งของอนาคตและอดีตถูกกำหนดโดยการเลือกดังต่อไปนี้เท่านั้น เหมือนที่เราเลือกว่าจะไปทางขวาหรือซ้าย

อาจเป็นไปได้ว่ามีอารยธรรมในจักรวาลที่เชี่ยวชาญการเดินทางข้ามเวลาผ่านหลุมดำ บางทีในอนาคต ผู้คนจากดาวเคราะห์โลกจะค้นพบความลับของการเดินทางข้ามเวลา