Кіріспе
Ғаламдағы материяның химиялық құрамын зерттеу Космохимия немесе химиялық космология – ғаламдағы материяның химиялық құрамын және осы құрамдарға әкелген процестерді зерттеу. Бұл көбінесе метеориттер мен басқа да физикалық үлгілердің химиялық құрамын зерттеу арқылы жүзеге асырылады. Метеориттердің астероидтік ата-аналық денелері ерте Күн жүйесінен қатты материалдың бірінші нысандары болғандықтан, космохимиктер көбінесе, бірақ әрдайым емес, Күн жүйесіндегі объектілермен айналысады.
Cosmochemistry or chemical cosmology is the study of the chemical composition of matter in the universe and the processes that led to those compositions. This is done primarily through the study of the chemical composition of meteorites and other physical samples. Given that the asteroid parent bodies of meteorites were some of the first solid material to condense from the early solar nebula, cosmochemists are generally, but not exclusively, concerned with the objects contained within the Solar System.
Тарих
1938 жылы швейцариялық минералог Виктор Голдшмидт және оның әріптестері жер бетіндегі және метеориттердің бірнеше үлгілерін талдап, «ғарыштық молдықтар» деп атаған тізімді жасады. Голдшмидт жер беті тау жыныстары Жер мен атмосфераның ішкі процестеріне байланысты маңызды химиялық өзгерістерге ұшырайтынын айтып, метеориттердің құрамы туралы деректерді өз кестесіне қосуын негіздеді. Бұл, жер бетіндегі тау жыныстарын ғана зерттеу ғаламның химиялық құрамының толыққанды суретін бермейтінін білдіреді. Сондықтан Голдшмидт, дәл және сенімді деректер алу үшін ғарыштық материалдарды да қосу қажет деген қорытындыға келді. Бұл зерттеу қазіргі заманғы космохимияның негізі саналады. 1960 жылдары талдау құралдарының, әсіресе массалық спектрометрияның үнемі жетілдірілуі космохимиктерге метеориттердегі элементтердің изотоптық молдығын егжей-тегжейлі талдау жүргізуге мүмкіндік берді. 1960 жылы Джон Рейнольдс метеориттердегі аз өмір сүретін нуклидтерді талдау арқылы Күн жүйесінің элементтері Күн жүйесінің өзінен бұрын пайда болғанын анықтады, бұл Күн жүйесінің алғашқы кезеңдеріндегі процестердің уақыт шкаласын құруға әкелді.
Метеориттер
Метеориттер – космохимиктердің Күн жүйесінің химиялық құрамын зерттеудегі ең маңызды құралдарының бірі. Көптеген метеориттер Күн жүйесінің өзінен де көне материалдан құралған, сондықтан ғалымдарға ертедегі Күн тұмандығының тарихын сақтайды. Осы себепті, олар космохимиялық зерттеулердің негізгі нысаны болып табылады. Ең алғашқы метеориттердің құрамында өте аз мөлшерде (<0,1%) материал бар, ол қазір Күн жүйесінен бұрын пайда болған және Күн жүйесін құраған шаңды қамтамасыз еткен жеке-жеке жұлдыз жарылыстарының (суперновалардың) қалдықтарынан тікелей алынған пресолярлық түйіршіктер болып табылады. Бұл түйіршіктерді Күн жүйесіне тән емес ерекше химиялық құрамымен (мысалы, графит, алмаз немесе кремний карбидінен тұратын матрицалар) тануға болады. Олардың көпшілігінде Күн жүйесінің (әсіресе Күннің) қалған бөліктерінен өзгеше изотоптық қатынастар кездеседі, және олар бір-бірінен айырмашылығымен көзге түседі, бұл әртүрлі жарылғыш жұлдыз жарылыстарының көздерін көрсетеді. Метеориттерде сондай-ақ жұлдызаралық ортадағы газ тәрізді емес элементтерден жиналған жұлдызаралық шаң түйіршіктері де болуы мүмкін, олар "жұлдыз шаңы" деп аталатын ғарыштық шаңның бір түрі болып табылады.
Кометалар
2015 жылдың 30 шілдесінде ғалымдар Philae қондырғысының 67/P кометінің бетіне алғашқы қонған кезде COSAC және Ptolemy құралдарының өлшеулері он алты органикалық қосылысты анықтады, олардың төртеуі кометада алғаш рет табылды, соның ішінде ацетамид, ацетон, метил изоцианат және пропиональдегид.
Зерттеу
2004 жылы ғалымдар Қызыл төртбұрышты тұмандықтан шығатын ультракүлгін сәулелерде антрацен мен пиреннің спектрлік белгілерін анықтағанын хабарлады (мұндай күрделі молекулалар бұрын ғарыш кеңістігінде табылған емес). Бұл жаңалық, Қызыл төртбұрышты сияқты тұмандықтар өмірінің соңына жақындағанда, конвекциялық ағындар тұмандықтардың ядросындағы көміртек пен сутегінің жұлдыздық желге ілігіп, сыртқа тарауына себеп болатын гипотезаны растайтын жайт деп есептелді. Олар салқындағанда, атомдар түрліше байланысып, миллион немесе одан да көп атомнан тұратын бөлшектерді құрайды делінеді. Ғалымдар 2010 жылы тұмандықтарда фуллерендер (немесе "бакиболдар") табылды деп қорытындылады. Фуллерендер өмірдің пайда болуымен байланысты; астроном Летиция Стангеллинидің сөзіне қарағанда, "бакиболдар ғарыштан Жердегі өмірдің тұқымын әкелген болуы мүмкін". 2011 жылдың тамызында NASA Жерде табылған метеориттерді зерттеу нәтижесінде ДНК мен РНК құрамындағы (аденин, гуанин және басқа да органикалық молекулалар) – біз білетін өмірдің құрылыс блоктары ғарыш кеңістігінде пайда болуы мүмкін деген болжам жасады. 2012 жылдың 29 тамызында Копенгаген университетінің астрономдары алыс жұлдыз жүйесінде гликолальдегид деген қант молекуласын тапқандарын хабарлады. Молекула Жерден 400 жарық жылы қашықтықта орналасқан протожұлдыздық жұп жұлдыз IRAS 16293 2422 айналасында табылды. Гликолальдегид – ДНК-ға ұқсас функцияларды атқаратын рибонуклеин қышқылы, яғни РНК құру үшін қажет. Бұл жаңалық күрделі органикалық молекулалар планеталар пайда болғанға дейін жұлдыздық жүйелерде қалыптасып, жас планеталарға олардың пайда болу кезеңінде жете алатынын көрсетеді. 2012 жылдың қыркүйегінде NASA ғалымдары жұлдызаралық ортаның (ЖЖО) жағдайларына ұшыраған полициклді хош иісті көмірсутектердің (ХАҚ) сутектілік, оттегілік және гидроксилдеу процестері арқылы күрделі органикалық заттарға айналатынын, "амин қышқылдары мен нуклеотидтерге, тиісінше ақуыздар мен ДНК-ның құрауыштарына қарай қадам жасайтынын" хабарлады. Сонымен қатар, осы өзгерістер нәтижесінде ХАҚ-тар спектроскопиялық белгісін жоғалтады, бұл "жұлдызаралық мұз кристалдарында, әсіресе суық, тығыз бұлттардың сыртқы аймақтарында немесе протопланеталық дискілердің жоғарғы молекулалық қабаттарында ХАҚ-тарды анықтамаудың" себебі болуы мүмкін. NASA ALMA ғалымы Энтони Ремижан бұл молекулаларды жұлдызаралық газ бұлтында табу ДНК мен амин қышқылдарының маңызды құрылыс блоктарының жаңадан пайда болған планеталарды химиялық алғышарттармен "қамтамасыз ете алатынын" білдіреді. 2014 жылдың қаңтар айында NASA Марс планетасындағы Curiosity және Opportunity марсоходтарының ағымдағы зерттеулері ежелгі өмірдің іздерін, соның ішінде автотрофты, химиотрофты және/немесе хемолитоавтотрофты микроорганизмдерге негізделген биосфераны, сондай-ақ ежелгі суды, оның ішінде көне өзендер мен көлдерге байланысты жазықтарды (флювио-лакустрин орта) зерттейтінін хабарлады, олар өмірге жарамды болуы мүмкін. Марста өмір сүру мүмкіндігін, тафономияны (тазарулар) және органикалық көміртекті іздеу – қазіргі таңда NASA-ның басты мақсаты.
In 2010, fullerenes (or "buckyballs") were detected in nebulae. Fullerenes have been implicated in the origin of life; according to astronomer Letizia Stanghellini, "It's possible that buckyballs from outer space provided seeds for life on Earth." In August 2011, findings by NASA, based on studies of meteorites found on Earth, suggests DNA and RNA components (adenine, guanine and related organic molecules), building blocks for life as we know it, may be formed extraterrestrially in outer space. On August 29, 2012, astronomers at Copenhagen University reported the detection of a specific sugar molecule, glycolaldehyde, in a distant star system. The molecule was found around the protostellar binary IRAS 16293 2422, which is located 400 light years from Earth. Glycolaldehyde is needed to form ribonucleic acid, or RNA, which is similar in function to DNA. This finding suggests that complex organic molecules may form in stellar systems prior to the formation of planets, eventually arriving on young planets early in their formation. In September 2012, NASA scientists reported that polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), subjected to interstellar medium (ISM) conditions, are transformed, through hydrogenation, oxygenation and hydroxylation, to more complex organics—"a step along the path toward amino acids and nucleotides, the raw materials of proteins and DNA, respectively". Further, as a result of these transformations, the PAHs lose their spectroscopic signature which could be one of the reasons "for the lack of PAH detection in interstellar ice grains, particularly the outer regions of cold, dense clouds or the upper molecular layers of protoplanetary disks." NASA ALMA scientist Anthony Remijan stated that finding these molecules in an interstellar gas cloud means that important building blocks for DNA and amino acids can 'seed' newly formed planets with the chemical precursors for life. In January 2014, NASA reported that current studies on the planet Mars by the Curiosity and Opportunity rovers will now be searching for evidence of ancient life, including a biosphere based on autotrophic, chemotrophic and/or chemolithoautotrophic microorganisms, as well as ancient water, including fluvio lacustrine environments (plains related to ancient rivers or lakes) that may have been habitable. The search for evidence of habitability, taphonomy (related to fossils), and organic carbon on the planet Mars is now a primary NASA objective.