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.

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.