Naukowcy wykorzystali eksperymenty laboratoryjne do zrekonstruowania etapów chemicznych prowadzących do powstania złożonych węglowodorów w przestrzeni kosmicznej. Niedawna analiza Lawrence Berkeley Lab próbowała wyjaśnić obecność pirenu (związku chemicznego znanego jako wielopierścieniowy węglowodór aromatyczny) w niektórych meteorytach.
Naukowcy uważają, że niektóre z pierwszych struktur węglowych uległy ewolucji w przestrzeni. Począwszy od prostych gazów, można tworzyć jednowymiarowe i dwuwymiarowe struktury. Piren prowadzi do dwuwymiarowego grafenu, a następnie grafitu i ewolucji bardziej złożonej chemii.
Struktura cząsteczkowa pirenu jest reprezentowana przez 16 atomów węgla i 10 atomów wodoru. Okazało się, że te same procesy termiczne prowadzące do tworzenia pirenu są również przeprowadzane w procesach spalania w silnikach samochodowych, w wyniku których pojawiają się cząstki sadzy.
Ostatnie badanie opiera się na wcześniejszych pracach, w których analizowano węglowodory o mniejszych pierścieniach molekularnych obserwowane w przestrzeni. Kiedy po raz pierwszy zostały zauważone, nie było jasne, jak się pojawiły. To pytanie zmusiło astronomów i chemików do połączenia sił, aby zrozumieć, w jaki sposób powstały chemiczne prekursory życia w kosmosie. Piren należy do rodziny wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (PAH), które stanowią około 20% całego węgla galaktycznego. WWA są cząsteczkami organicznymi składającymi się z sekwencji połączonych pierścieni molekularnych.
Naukowcy zbadali reakcje chemiczne związane z kombinacją złożonego rodnika węglowodorowego 4-fenantrenu, którego struktura molekularna zawiera sekwencję 3 pierścieni i zawiera 14 atomów węgla i 9 atomów wodoru z acetylenem.
Mieszaninę gazową wprowadzono do mikroreaktora, który podgrzał próbkę do wysokich temperatur w celu symulowania warunków gwiezdnych. Urządzenie generuje promienie świetlne z IR na promienie X. Mieszanina wydostała się przez maleńką dyszę z prędkością ponaddźwiękową, co umożliwiło zatrzymanie aktywnej chemii w ogrzewanej komórce. Następnie zespół skupił wiązkę próżniowego światła UV z synchrotronu do ogrzanej mieszaniny gazów.
Detektor naładowanych cząstek mierzył różne czasy przybycia cząstek utworzonych po jonizacji. Zawierały podpisy kontrolne cząsteczek macierzystych. Pomiary eksperymentalne i obliczenia teoretyczne pozwoliły nam zobaczyć pośrednie etapy chemiczne i potwierdzić tworzenie pirenu. W przyszłych badaniach planują zbadać metody tworzenia większych cząsteczek pierścieniowych przy użyciu tej samej techniki.
