סיקור מקיף

כריית מולקולות בענני אבק רחוקים

שיטה חדשה לזיהוי מולקולות בענני אבק רחוקים עשויה להביא להבנה מקיפה יותר אודות הצעדים הכימיים הראשונים בדרך להיווצרות החיים

מולקולות בחלל. איור - מצפה הרדיו הלאומי.
מולקולות בחלל. איור - מצפה הרדיו הלאומי.

בימי קדם היו נשלחים סוקרים לאיזורי מכרות. תפקידם היה לבדוק אלו מתכות קיימות באותם איזורים, ומה הסיכוי לחצוב אותם בהצלחה. הציוד שהיה ברשותם היה פשוט, לעיתים, עד כדי גיחוך – את, מסננת, פטישים ואזמלים – אך הם עשו את עבודתם נאמנה. ובכל זאת, ככל שהשתנו הזמנים, כך השתנו גם הסוקרים. היום הסוקרים הם אסטרונומים מנוסים, הם משתמשים בטלסקופ ענק בשווי של מליוני דולרים ויעדם נמצא בין הכוכבים.

בשלוש השנים האחרונות ניצלו מדענים את כוחו של 'טלסקופ רוברט ס. בירד גרין בנק' (GBT באנגלית) לסקירת עננים עשירים בממולקולות בגלקסיית שביל החלב שלנו. אנתוני רמיג'ן, ממצפה הכוכבים הלאומי לאסטרונומיית רדיו, ועמיתיו הצליחו לגלות עשר מולקולות בין-כוכביות חדשות בשלוש שנים בלבד – שיא שטרם נשבר על-ידי קבוצות אחרות או בשימוש בטלסקופים אחרים.

“עננים כמו זה הם החומר הגולמי ליצירת פלנטות וכוכבים חדשים. אנו יודעים שמולקולות פרה-ביוטיות נבנות בכימיה מורכבת בעננים כאלו זמן רב לפני שהפלנטות והכוכבים נוצרים. קיים סיכוי טוב שחלק מהמולקולות הבין-כוכביות האלה ימצאו את דרכן לפני השטח של כוכבים צעירים כמו כדור-הארץ הקדום, ויתנו את יריית הזינוק לכימיה של החיים.” אמר רמיג'ן. “לראשונה, יש לנו עתה היכולת לבצע חיפוש יסודי מאד ומתודי למציאת כל הכימיקלים בעננים.”

מולקולות, מטבען, נוטות לרטוט ולהסתובב סביב צירן, ופולטות גלי רדיו בתדרים ספציפיים. לכל מולקולה יש תבנית יחודית לה של תדרים שכאלו, הנקראים קווים ספקטרליים. תבנית זו משמשת בתור 'טביעת אצבעות' בה ניתן להשתמש לזיהוי המולקולה. רוב התגליות בעבר נעשו מתוך זיהוי תבנית התדרים של מולקולה מסויימת במעבדה, וחיפוש אחר אותה תבנית במיקרוסקופ רדיו באיזור מסויים בשמיים. עד עתה התגלו למעלה מ- 140 מולקולות שונות בחלל החיצון בדרך זו.

למרות הצלחותיה של השיטה, חסרונה הגדול הוא שניתן לגלות רק את המולקולות אחריהן מחפשים. עתה משנים המדענים ממצפה הכוכבים את האסטרטגיה ומתחילים לסרוק את העננים מבלי לדעת מראש מה ימצאו. החוקרים גם ישתפו את כל המידע שימצא עם מדענים אחרים, בתקווה לזירוז קצב התגליות. תכניתם של החוקרים הוצגה במפגש האגודה האמריקאית לאסטרונומיה בסיינט-לואיס.

האסטרונומים ישתמשו ב- GBT לחקר מדוקדק של ענן גז ואבק בשם סגיטאריוס B2(N), הממוקם בסמוך למרכז הגלקסיה שלנו, במרחק 25,000 שנות אור מכדור-הארץ. הם מתכננים לתעד את כל הקווים הספקטרליים שיקלטו, ולאחר מכן לנסות 'לשדך' אותם לתבניות מולקולריות קיימות על-ידי שימוש בתוכנות ליקוט-מידע.

“מולקולות אורגניות מורכבות שנוצרו בחלל הבין-כוכבי הינן, ללא ספק, אבני הבניין הבסיביות של האסטרו-ביולוגיה. קיטלוג סך-כל המולקולות הקיימות בענן זה יקדם רבות את הבנת התנאים הפיזיקליים השוררים בענן ואת הצעדים הכימיים הראשונים לקראת החיים,” אמר פיל ג'וול, מצוות מצפה הכוכבים.

האסטרונומים יערכו סריקה מדוקדקת של הענן הבין-כוכבי בטווח הרחב של תדירויות רדיו שבין 300 מגה-הרץ ל- 50 ג'יגה-הרץ. טכניקה זו, לדבריהם, תאפשר להם לגלות מולקולות שהיו חומקות מתצפיות שאפתניות פחות. “בהסתמך על מחקרים קודמים, יש מספר מולקולות פרה-ביוטיות מורכבות שאנו חושבים שקיימות בעננים כאלו, אך רק בעזרת השימוש בשיטה רחבת-ההיקף עם ה- GBT ניתן יהיה למצוא את הראיות שאנו צריכים כדי לגלות אותן,” אמר רמיג'אן.

“אסטרטגיה זו לא היתה אפשרית בתדרים שבין 300 מגה-הרץ ו- 50 ג'יגה-הרץ לפני ה- GBT. היכולות הכבירות של הטלסקופ הזה מאפשרות לנו לפתוח עידן חדש לגמרי של אסטרו-כימיה,” אמר ג'אן מ. הוליס, ממרכז גודארד לתעופת החלל של נאס”א.

לידיעה באתר מצפה הרדיו הלאומי האמריקני

8 תגובות

  1. עדות למורכבות הבעיה ומידע על כיווני הפתרון מופיעים בכתבה:
    “הם מתכננים לתעד את כל הקווים הספקטרליים שיקלטו, ולאחר מכן לנסות ‘לשדך’ אותם לתבניות מולקולריות קיימות על-ידי שימוש בתוכנות ליקוט-מידע.”
    מעניין – בהקשר הנוכחי – שהמונח שבו השתמש רועי – “ליקוט מידע” הוא למעשה תרגום לא לגמרי מוצלח של Data Mining – המונח המופיע במקור, שתרגומיו המקובלים לשפה העברית הם “כריית מידע” או “דליית מידע”. בכתבה זו הייתי משתמש, כמובן, ב”כריית מידע”.
    אבנר:
    ביחס להסטת/הזחת (לא “הסחת”) הספקטרום כתוצאה מאפקט דופלר – זו קיימת גם בגלקסיה שלנו ונגרמת לא רק על ידי הבדלי מהירות אלא גם על ידי שדות גרביטציה.
    פתרונה של בעיה זו נרמז כבר בדבריך כאשר באחת התגובות ציינת שמתבוננים במרחקים בין קווי הספקטרום יותר מאשר בקווים עצמם.

  2. לסבדרמיש יהודה
    בקשר לאפקט דופלר=הסטה לאדום, שציינת הרי שבאופן עקרוני בוודאי שיש להתחשב בו, במיוחד כשמודדים כוכבים וגלקסיות רחוקיםות ברם-אולם, לעניננו כאן, בענני הגלקסיה שלנו, הרי שהמרחקים קרובים ביותר בקנ"מ אסטרונומי ולפיכך, להערכתי, ההסחה לאדום, במידה וקיימת בכלל,זניחה.

  3. עלה לי רעיון
    מה שאפשר כן לעשות, הוא להוכיח את אי קיומו של חומר. כלאמר, למשל שום שילוב לא ייתן לנו ברזל או נחושת וכו’ . ועומת זאת, את הקיום של חומרים, נוכל להניח רק בספק מסוים.
    כלומר, לפי הדוגמא שהבאתי על המאמר, נוכל לאמר שהמילה פילוסופיה לא מופיעה וגם לא המילה סבדרמיש. לעומת זאת קיום מילים כמו “סגיטאריוס” נוכל להניח רק בספק .

    יום טוב למסתבכים
    סבדרמיש יהודה

  4. ולא רק זה,
    יש אזורים בענני האבק הנעים אלינו וישנם, המתרחקים מאיתנו , ולכן, על פי אפקט דופלר, יש סטיה של קווי הבליעה.
    התוצאה?לך תדע איך הם מתגברים על כל הבלאגן!.

    שיהיה לנו יום טוב
    סבדרמיש יהודה

  5. אני מניח שהתכנה לא רק בודקת הופעת תדרי פליטה מסויימים אלא גם את הופעתם ביחד עם תדרים נוספים. למעשה מה שמזהה ספקטרום פליטה-בליעה של חומר נתון הוא המרחקים האופיינייםבין קווי הפליטה-הבליעה שלו. לדוגמא: אם ספקטרום פליטה של מולקולה נתונה הוא:
    5-00-8-000-6 אז ברור שלא מחפשים את 5 לבד או 8 לבד או 6 לבד אלא את הופעתם המשותפת הידועה כספקטרום פליטה של חומר ידוע.
    ברור כי בפועל זה מורכב יותר כי יש ערבוב של קווי פליטה של חומרים רבים. לכן ישנה חשיבות רבה לכושר ההפרדה של הספקטרומטר.
    עוצמתם של קווי פליטה-בליעה מסויימים מעידים מחד על הריכוז היחסי של החומר בענן ומאידך מסייעים באימות האנליזה הספקטרוסקופית.

  6. יהודה,

    השגיאה תוקנה, תודה. לכל אורך הכתיבה הייתי צריך להשתדל במודע שלא לכתוב ‘מיקרוסקופ’ במקום ‘טלסקופ’, וכנראה שבאיזושהי נקודה הטעות היתה חייבת לקרות.

    לגבי המיון עצמו, הוא מגיע מתוכנות המשתמשות במתמטיקה ברמה גבוהה. למרות שאין לי ידע אמיתי באשר לדרך הפעולה של התוכנות המסויימות הללו, אני מכיר אלגוריתמי בקרה שמסוגלים לאתר גלים מסויימים מתוך תוהו-ובוהו של תדרים מעורבבים, ע”י שימוש בטרנספורמציות שונות ומשונות. אני מניח שמדובר בתוכנות דומות.

    יום טוב,
    רועי.

  7. שני דברים:-
    בשורה 15 במאמר, תיקון,"או בשימוש במיקרוסקופים אחרים." צריך כנראה להיות "טלסקופים".

    ולגבי המאמר עצמו. מה שמפריע לי הוא חוסר ההסבר כיצד נעשה המיון. ננית אנו לוקחים את המאמר הזה או כל מאמר שהוא ומניחים את כל המילים אחת מעל השניה . האם היינו יכולים למיין את כל המילים מתוך הערימה הזאת שהיא בליל של אותיות?., הרי זה מה שנעשה כאן , אנו מקבלים אוסף של קווי בליעה שרבים ממנו חופפים למולקולות רבות , אז איך מכל החפיפה הזאת אפשר להגיע בוודאות למולקולות?
    בדוגמא שהבאתי על המילים שבמאמרינו הנחות אחת מעל לשניה, אולי היינו מצליחים לנחש את קיומה של המילה "טלסקופ" במאמר , אבל מילים קצרות היינו יכולים רק לנחש שהן קימות. לדוגמא :- האם היינו יכולים לאמר בביטחון שגם המילים:- טל, כל , וו, זך, יופיעו ?, כאפשרות, כן, אך לא בביטחון שהן קימים.

    אני מקווה שהובנתי.
    שיהיה לנו יום טוב
    סבדרמיש יהודה

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר. שדות החובה מסומנים *

אתר זה עושה שימוש באקיזמט למניעת הודעות זבל. לחצו כאן כדי ללמוד איך נתוני התגובה שלכם מעובדים.