Fascinerande kosmisk kemi med möjliga tillämpningar på jorden genom studier av lågenergielektroner.

StockholmForskare vid Wellesley College undersöker hur kosmiska strålar som passerar genom ispartiklar skapar låg-energelektroner. Dessa elektroner hjälper till att bilda prebiotiska molekyler, vilka är viktiga för livets utveckling. Kennedy Barnes, en universitetsstudent, kommer att presentera teamets resultat vid American Chemical Societys höstmöte.

Forskare började med en intressant idé: låg-energi elektroner kan ha en större betydelse än fotoner för att orsaka kemiska reaktioner som skapar prebiotiska molekyler i rymden. Denna idé kom från insikten att kosmiska strålar producerar fler elektroner än fotoner när de passerar genom kosmiskt is. För att testa detta återskapade vetenskapsmännen rymdförhållanden i ett laboratorium för att se om teorin stämde. De genomförde det så här:

De använde ett ultrahögt vakuumkammare med ett ultrapure kopparsubstrat som kyldes till ultralåga temperaturer. En elektronstråle kanon producerade lågenergielektroner för bombardemang. En laserdriven plasmalykta genererade lågenergifotoner. Forskarna observerade därefter de kemiska reaktionerna på nanoskalan på isfilmer.

Forskare har funnit att låg-energi elektroner kan skapa viktiga molekyler mer effektivt än man tidigare trott. Denna nya insikt kan förändra hur vi ser på bildandet av livets grundkomponenter på jorden och i isiga områden som Europa, en av Jupiters månar.

Läs också:

Idag · 12:24

Innovativ process förvandlar växtavfall till grönt flygbränsle

På jorden har dessa upptäckter praktiska tillämpningar. Lågenergielektroner kan skapa reaktiva molekyler som väteperoxid och hydroperoxylradikaler genom strålningskemi och delning av vatten. Dessa molekyler är skadliga för miljön och människors hälsa. Genom att förstå hur de bildas kan vi utveckla bättre metoder för att rena miljön och förbättra medicinska behandlingar som cancerstrålbehandling.

Barnes team gör mer än bara simuleringar. De testar olika typer av isfilmer och undersöker olika former av tidig livskemi, vilket kan hjälpa oss att förstå hur livsuppehållande molekyler bildas.

Denna studie är ett betydande framsteg i vår förståelse av astro-kemin. Genom att inkludera lågenergelektroner i sina modeller kan forskare bättre simulera de kemiska processerna i rymdens isar. Samarbeten med internationella laboratorier bidrar till snabbare framsteg, och Barnes beskriver detta som en ny rymdålder. Forskningen, som stöds av flera anslag och stiftelser, förväntas leda till nya upptäckter inom både rymd- och jordkemi.