Livets ursprung på jorden är ett ämne som har väckt människans nyfikenhet sedan förmodligen innan den nedtecknade historien började. Men hur kom det organiska materialet som utgör livsformer ens till vår planet? Även om detta fortfarande är föremål för debatt bland forskare och praktiker inom närliggande områden, ett tillvägagångssätt för att besvara denna fråga innebär att hitta och studera komplexa organiska molekyler (COM) i yttre rymden.

Många forskare har rapporterat att de har hittat alla typer av COM i molekylära moln - gigantiska områden i interstellärt rymden som innehåller olika typer av gaser. Detta görs vanligtvis med hjälp av radioteleskop, som mäter och registrerar radiofrekvensvågor för att ge en frekvensprofil för den inkommande strålningen som kallas spektrum. Molekyler i rymden roterar vanligtvis i olika riktningar, och de sänder ut eller absorberar radiovågor vid mycket specifika frekvenser när deras rotationshastighet ändras. Nuvarande fysik- och kemimodeller tillåter oss att approximera sammansättningen av vad ett radioteleskop pekar mot, via analys av intensiteten av den inkommande strålningen vid dessa frekvenser.

I en nyligen publicerad studie publicerad i Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society , Dr. Mitsunori Araki från Tokyo University of Science, tillsammans med andra forskare från hela Japan, tacklade en svår fråga i sökandet efter interstellära COM:er:hur kan vi hävda närvaron av COMs i de mindre täta områdena av molekylära moln? Eftersom molekyler i rymden mestadels drivs av kollisioner med vätemolekyler, COMs i lågdensitetsregionerna av molekylära moln sänder ut mindre radiovågor, gör det svårt för oss att upptäcka dem. Dock, Dr. Araki och hans team tog ett annat tillvägagångssätt baserat på en speciell organisk molekyl som heter acetonitril (CH ³ CN).

Acetonitril är en långsträckt molekyl som har två oberoende sätt att rotera:runt sin långa axel, som en snurra, eller som om det vore en penna som snurrar runt tummen. Den senare typen av rotation tenderar att spontant sakta ner på grund av emission av radiovågor och, i lågdensitetsområdena av molekylära moln, det blir naturligt mindre energiskt eller "kallt".

I kontrast, den andra typen av rotation avger ingen strålning och förblir därför aktiv utan att sakta ner. Detta specifika beteende hos acetonitrilmolekylen var grunden på vilken Dr. Araki och hans team lyckades upptäcka den. Han förklarar:"I lågdensitetsregioner av molekylära moln, andelen acetonitrilmolekyler som roterar som en snurra bör vara högre. Således, man kan dra slutsatsen att ett extremt tillstånd där många av dem skulle rotera på detta sätt borde existera. Vårt forskarteam var, dock, den första som förutspådde dess existens, välj astronomiska kroppar som kunde observeras, och faktiskt börja utforska."

Istället för att satsa på radiovågsutsläpp, de fokuserade på radiovågsabsorption. Det kalla tillståndet i lågdensitetsområdet, om den är befolkad av acetonitrilmolekyler, bör ha en förutsägbar effekt på den strålning som har sitt ursprung i himlakroppar som stjärnor och går igenom den. Med andra ord, spektrumet av en strålande kropp som vi uppfattar på jorden som bakom en region med låg densitet skulle filtreras av acetonitrilmolekyler som snurrar som en topp på ett beräkningsbart sätt, innan den når vårt teleskop på jorden. Därför, Dr. Araki och hans team var tvungna att noggrant välja ut strålande kroppar som kunde användas som ett lämpligt bakgrundsljus för att se om skuggan av kall acetonitril dök upp i det uppmätta spektrumet. För detta ändamål, de använde 45 m radioteleskopet från Nobeyama Radio Observatory, Japan, att utforska denna effekt i en lågdensitetsregion runt "Skyttens molekylära moln Sgr B2(M), "ett av de största molekylära molnen i närheten av mitten av vår galax.

Efter noggrann analys av de uppmätta spektra, forskarna drog slutsatsen att regionen som analyserades var rik på acetonitrilmolekyler som roterade som en snurra; andelen molekyler som roterade på detta sätt var faktiskt den högsta som någonsin registrerats. Spännande över resultatet, Dr. Araki anmärker:"Genom att överväga det speciella beteendet hos acetonitril, dess mängd i lågdensitetsområdet runt Sgr B2(M) kan bestämmas exakt. Eftersom acetonitril är en representativ COM i rymden, Att känna till mängden och fördelningen av utrymmet kan hjälpa oss att undersöka den övergripande fördelningen av organiskt material."

I sista hand, den här studien kanske inte bara ger oss några ledtrådar om var molekylerna som formar oss kom ifrån, men också fungera som data för den tid då människor lyckas våga sig utanför solsystemet.