הבנה ושליטה בפרודה (מולקולה) שיצרה את היקום שלנו

תלת-מימן (Trihydrogen), או H3+, נחשבת על ידי מדענים רבים בתור הפרודה שיצרה את היקום שלנו. חוקרים השתמשו בלייזרים מהירים במיוחד על מנת לשפוך אור על המנגנונים הנמצאים בבסיס הייצור של הקטיון והכימיה הבלתי רגילה שהוא אחראי לה

מהמפץ הגדול ועד היום - מצפה החלל וילקינסון. צילום: נאס"א
מהמפץ הגדול ועד היום – מצפה החלל וילקינסון. צילום: נאס"א

[תרגום מאת ד"ר נחמני משה]

בגיליון האחרון של כתב העת המדעי Nature Communications חוקרים מאוניברסיטת מישיגן מתארים במאמרם כיצד הם השתמשו בלייזרים מהירים במיוחד על מנת לשפוך אור על המנגנונים הנמצאים בבסיס הייצור של הקטיון, ועל הכימיה הבלתי רגילה שהוא אחראי לה. הקטיון H3+ נפוץ ביקום, בגלקסיית שביל החלב, בענקי גז ובשכבת היונוספרה של כדור הארץ. בנוסף, הקטיון מיוצר ונחקר במעבדתו של Marcos Dantus, פרופסור לכימיה ופיזיקה באוניברסיטת מישיגן. צוות החוקרים שלו, בעזרת לייזרים מהירים במיוחד שהומצאו על יד החוקר הראשי, מתחיל להבין כעת את הכימיה של פרודה מיוחדת זו.

"הצפייה במנגנון באמצעותו פרודות מימן רגילות (H2) משתנות והופכות לקטיון התלת-מימן אינה אלא יוצאת מהכלל", מסביר החוקר הראשי. "בשלב הראשון תעדנו את התהליך הזה באמצעות מתאנול; כעת אנו מסוגלים להרחיב ולשכפל את התהליך הזה למספר פרודות אחרות ולזהות מספר מסלולים חדשים". אסטרו-כימאים מסתכלים על התמונה הגדולה, צופים בקטיון זה ומגדירים אותו דרך משקפיים בין-כוכביים. הקטיון הזה נוצר במהירות כה גדולה – בזמן הקצר מהזמן שלוקח לקליע לחצות אטום – שקשה מאוד להבין כיצד שלושה קשרים כימיים נשברים ושלושה קשרים חדשים נוצרים בסקלת זמנים כה קצרה. בשלב זה משתמשים הכימאים בלייזרים בעלי זמן פעולה של פמטו-שניות (10−15 שניות). במקום לבחון את הכוכבים בטלסקופ, צוות המחקר הנוכחי מסתכל על התמונה הזעירה ביותר האפשרית. התהליך כולו נצפה ברמה המולקולארית והוא נמדד בקנה מידה של פמטו-שניות, מיליונית המיליארדית של השנייה. התהליך כולו נמשך בין 100 לבין 240 פמטו-שניות. החוקרים יודעים זאת מאחר והשעון מתחיל לרוץ כאשר הם עצמם מקרינים את אלומת הלייזר הראשונה. אלומת הלייזר בשלב זה כאילו "צופה" במה שמתרחש.

נוסחת המבנה של הקטיון תלת-מימן (Trihydrogen), או H3+
נוסחת המבנה של הקטיון תלת-מימן (Trihydrogen), או H3+

הטכניקה החדשנית חשפה את שלבי המעבר של אטומי המימן במסגרת התהליך ליצירת הקטיון המיוחד הזה. המנגנון מתאר כיצד מולקולה ניטרלית של מימן (H2) סופחת אליה אטום נוסף של מימן (H+) ליצירת הקטיון. ומסתבר כי קיימים יותר ממסלול אחד ליצירת קטיון זה – במסגרת ניסוי אחד המתבסס על אתאנול, הצוות חשף שישה מסלולים אפשריים, תוך שהוא מאמת ארבעה מהם. מאחר ופעימות לייזר דומות לגלי קול, צוות המחקר גילה אורך גל המאפשר הגברה של ייצור הקטיון ואחד אחר המפחית את קצב הייצור. "תגובות כימיות אלו מהוות את אבני הבניין של החיים ביקום שלנו," מסביר החוקר הראשי. "התפוצה של מולקולות מימן פעילות במסגרת תגובות כימיות עתירות אנרגיה המערבות מולקולות אורגניות ויונים אי-אורגניים רלוונטית לא רק עבור חומרים שעליהם מוקרנת אלומת לייזר, אלא גם עבור חומרים ורקמות שעליהם מוקרנים קרני רנטגן, אלקטרונים עתירי אנרגיה, פוזיטרונים ועוד חלקיקים דומים". מחקר זה שופך אור חדש על הכימיה של יצירת היקום, בעיקר מבחינת היצירה של מים ומולקולות אורגניות. החוקר מציין כי הסודות שמחקר זה עשוי לחשוף, החל מאסטרוכימיה וכלה ברפואה, בלתי נדלים.

המאמר המלא

 

שיתוף ב facebook
שיתוף ב twitter
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב email
שיתוף ב print

14 תגובות

  1. כל פרק זמן קם לו פרופסור כלשהו בעל דימיון מפותח ושולף תאוריה הזויה .בנתיים כל התאוריות כולל של סיטיוון הוקינג קרסו אחת אחר השניה אפילו הוקינג בעצמו סתר תאוריה מוקדמת שלו .להגיד שהיקום לא מסודר .הוא הכי מסודר ומדוייק. אלמלא כן היה כאוס מוחלט . כל ההזוים למינהם תרדו מהעץ הגבוהה .יש בורא ליקום וחומר לא יכול להיווצר מכלום הכל נברא מעצמות הבורא.לכל המעונינים להשכיל תחפשו שיעורים של הרב אריק נווה ביוטיוב

  2. שלום אבי,
    קראתי את הפרסום המקורי. מתברר שהפרסום המתורגם כאן מדגיש פרטים שחלקם פשוט אינם נכונים (!!!), וההדגשות במקור אינן עולות בקנה אחד עם ההדגשות בתרגום לעברית. כך, למשל, כתוב בפרסום המקורי:
    1.) הכותרת של המאמר היא:
    H2 roaming chemistry and the formation of H3+ from organic molecules in strong laser fields
    והתרגום של הכותרת לעברית שמופיע כאן:
    הבנה ושליטה בפרודה (מולקולה) שיצרה את היקום שלנו.
    אין קשר בין שתי הכותרות!!!
    2. בפרסום המקורי אין אף מילה על כך שה-H3+ היא המולקולה שכביכול "יצרה את היקום"! מה שכן כתוב זה:
    The fundamental mechanistic findings presented here explore the formation of H3+, the most important ion in interstellar chemistry, through H2 roaming occurring in ionic species.
    המילים "יקום" או "יצירה" לא מופיעות במאמר בכלל!
    3.) במאמר מודגש – ומופיע מספר פעמים – שזו לא תגלית חדשה, אלא יותר בכיוון של "Review", כלומר סיכום הידע שהצטבר עד כה לגבי תכונות H3+ בחלל החיצון (דרך אגב, בין מה שכתבתי בתגובתי הראשונה לבין מה שמופיע בפרסום המקורי יש התאמה מלאה) – כולל ההבדלים הידועים בין הכימיה הקלאסית לבין הכימיה בחלל החיצון, כדוגמת גובה מחסומי הפוטנציאל לתגובה, ובייחוד האמירה שלא H3+ אלא ש-H2 הוא הצורון הדומיננטי בריאקציות בפאזה מעובה (בלחץ גבוה מזה שבחלל ובתוך ממסים נוזליים).

  3. מה זאת פרודה? יש מילה שגורה והיא מולקולה, ויתרתי על קריאת המאמר, זה לא נוח אם אתם מחליפים לי מילים

  4. שלום קונאן.
    התמונה באשמתי, לא באשמת משה נחמני. באשר למחקר – יש קישור אליו, אתה מוזמן לקרוא ולהבין מה חדש. זה מחקר מהחודש האחרון. אם לא היו תובנות חדשות לא היו טורחים לכתוב אותו.
    ובהזדמנות זו תודה על הידע שהוספת.

  5. טוב אז אני מבין שיש מחלוקת מדעית מי יצר את היקום – הפרודה H2 או הפרודה H3
    מאי נפקא מינא? – למי מהם צריך להתפלל.

  6. סליחה ד"ר נחמני, אבל אתר "הידען" אמור לפרסם מחקרים עדכניים; הפרסום הנוכחי ידוע, נחזה והוכח כבר לפני יותר מ-20 שנים!!!
    חוץ מזה, הנה עוד כמה טעויות מבישות במיוחד שמופיעות כאן:
    1.) בתמונה בכלל מצוייר אטום הליום, בעל 2 פרוטונים+נויטרון אחד ושני אלקטרונים באורביטל 1S. אין לזה כל קשר למולקולת H3 הטעונה במטען חיובי!!!
    2.) הלייזר הזה, שהוא בעל פולסים של 100-240 פמטו-שניות – הוא איננו לייזר "פמטו-שניות" אלא בעצם לייזר של 0.1 פיקו-שניות!!! (זה דומה לאמירה שמבנה באורך 100 ננומטר הוא "ננומטרי" – כאשר הוא למעשה מבנה בגודל עשירית מיקרון, ואסור בהחלט להתייחס אליו כ"ננומטרי").
    3.) לייזרים פמטו-שניות "אמיתיים" קיימים עוד משנות ה-90 של המאה הקודמת (פרופ. ריכטר מהמכון לכימיה באוניברסיטה העברית בירושלים עובד עם לייזר פמטו-שניות "אמיתי" כבר מסביבות שנת 1992!!!). בנוסף לכך, בפסקה הראשונה של הידיעה כתוב שהחוקר הראשי היה זה שהמציא את הלייזרים האלה ("… בעזרת לייזרים מהירים במיוחד שהומצאו על יד החוקר הראשי…") – זו כמובן אמירה מטעה ולא נכונה, הואיל ולייזרים של פמטו-שניות תוכננו, נבנו ונמצאים בשימוש כבר יותר מכ-30 שנים!!!
    4.) הקטיון של 3 אטומי מימן נחקר בצורה אינטנסיבית (בשימוש מיכאניקת הקוונטים ו-MM) עוד בשנות ה-50 של המאה ה-20! התברר שהיציבות שלו היא בגלל חוזק קשר מדרגה 1 המשותף ל-3 פרוטונים (המולקולה H3 הנייטראלית בעלת סדר קשר של 1/2 בלבד) – זו תופעה שנקראית רזוננס (בדומה למה שקורה בטבעת בנזן) ולכן הקשרים בין 3 אטומי המימן לא נוצרים ונשברים, אלא קיימים כל הזמן!!!
    5. לבסוף: הכימיה של החלל החיצון שונה משמעותית מהכימיה הקיימת במעבדות בכדור-הארץ ובאטמוספירות דלילות; גם זה ידוע ונחקר – למשל על ידי פרופ. חוה ליפשיץ (גם היא עבדה שנים רבות במכון לכימיה באוניברסיטה העברית בירושלים). כבר בשנת 1995 היא חקרה – וגם לימדה – את נושא הכימיה השונה, בצורה ניסיונית בשימוש מכשירי ה-MS שלה, ובתמיכה של כימאים תיאורטיקניים. אך הקטיון H3, שללא ספק הוא בעל ריאקציות מעניינות ומפתיעות בחלל החיצון, לא קשור להיווצרות החיים! התברר שהוא מעורב בתגובות כימיות עם צורונים שונים בחלל שלכולן יש מחסום הפוטנציאל לתגובה ששואף ל-0 – אבל הוא חד-משמעית לא מעורב ביצירת החיים ובהתפתחותם; מולקולת H2 פשוטה נמצאת בכמויות אדירות יחסית לקטיון H3, והן אלה שיצרו חיים!!!
    מצטער, אבל ד"ר נחמני: אני מאוכזב מבחירת הפרסום הזה עבור "הידען", ועוד יותר מצורת הכתיבה הזו ומחוסר הביקורת המדעית מצידך.

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

דילוג לתוכן