Các nhà nghiên cứu tại Viện Vật lý Ngoài Trái Đất Max Planck (MPE), phối hợp cùng các nhà vật lý thiên văn thuộc Trung tâm Sinh học thiên văn (Centro de Astrobiología - CAB), CSIC-INTA, đã xác định được phân tử chứa lưu huỳnh lớn nhất từng được phát hiện trong không gian: 2,5-cyclohexadiene-1-thione (C₆H₆S). Họ đã đạt được đột phá này nhờ kết hợp các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm với các quan sát thiên văn. Phân tử này được phát hiện trong đám mây phân tử G+0.693–0.027, cách Trái Đất khoảng 27.000 năm ánh sáng, gần trung tâm của thiên hà Milky Way.
Với cấu trúc vòng sáu cạnh bền và tổng cộng 13 nguyên tử, phân tử này có kích thước vượt xa tất cả các hợp chất chứa lưu huỳnh từng được phát hiện trước đó trong không gian. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nature Astronomy.
Ý nghĩa của phát hiện đối với ngành hóa học thiên văn
“Đây là lần đầu tiên chúng ta phát hiện rõ ràng một phân tử phức tạp có dạng vòng chứa lưu huỳnh trong không gian liên sao, và là một bước quan trọng trong việc hiểu mối liên hệ hóa học giữa vũ trụ và các thành phần nền tảng của sự sống,” Mitsunori Araki, nhà khoa học tại MPE và là tác giả chính của nghiên cứu, cho biết.
Cho đến nay, các nhà thiên văn học mới chỉ phát hiện được các hợp chất lưu huỳnh nhỏ - chủ yếu với sáu nguyên tử trở xuống - trong không gian liên sao. Việc tồn tại các phân tử lớn và phức tạp hơn có chứa lưu huỳnh từng được kỳ vọng, đặc biệt do vai trò thiết yếu của lưu huỳnh trong protein và enzyme, nhưng chúng vẫn luôn “ẩn mình”. Khoảng trống giữa hóa học trong môi trường liên sao và các hợp chất hữu cơ từng được tìm thấy trong sao chổi và thiên thạch là một bí ẩn lớn trong hóa học thiên văn.
Phân tử C₆H₆S vừa được phát hiện có cấu trúc tương tự với các phân tử từng được tìm thấy trong các mẫu vật ngoài Trái Đất, và đây là phân tử đầu tiên thuộc loại này được phát hiện một cách chắc chắn trong không gian. Phát hiện này thiết lập một “cầu nối hóa học” trực tiếp giữa môi trường liên sao và chính Hệ Mặt Trời của chúng ta.
Cách phát hiện phân tử này
Nhóm nghiên cứu đã tổng hợp phân tử này trong phòng thí nghiệm bằng cách đưa dòng điện 1.000 volt vào chất lỏng thiophenol (C₆H₅SH) - một chất có mùi cực kỳ khó chịu. Bằng cách sử dụng một thiết bị quang phổ do chính họ phát triển, họ đã đo chính xác tần số phát xạ sóng vô tuyến của C₆H₆S, tạo ra một “dấu vân tay vô tuyến” độc nhất với với độ chính xác lên tới 7 chữ số. Tín hiệu đặc trưng này sau đó được đối chiếu với dữ liệu thiên văn thu được từ một khảo sát quan sát quy mô lớn do CAB dẫn đầu, được thực hiện bằng hai kính thiên văn vô tuyến: IRAM 30 mét và Yebes 40 mét tại Tây Ban Nha.
Đây là một thiết bị quang phổ trong phòng thí nghiệm tiên tiến do nhóm nghiên cứu tự phát triển. Hai nhà khoa học của MPE là Christian Endres và Mitsunori Araki (bên phải) đang thực hiện thí nghiệm: một người vận hành quá trình tạo phân tử mới, trong khi người còn lại ghi nhận các tín hiệu của nó bằng phép đo phổ chính xác. Ở trung tâm ảnh là buồng chân không lớn - nơi “sân khấu” mà phân tử mới ra đời và được đo ngay lập tức. Nguồn: MPE
“Kết quả của chúng tôi cho thấy một phân tử có 13 nguyên tử, có cấu trúc tương tự với các phân tử trong sao chổi, đã tồn tại trong một đám mây phân tử trẻ chưa có sao. Điều này chứng minh rằng nền tảng hóa học cho sự sống đã bắt đầu từ lâu trước khi các ngôi sao hình thành,” Valerio Lattanzi, nhà khoa học tại MPE, cho biết.
Ý nghĩa đối với nguồn gốc sự sống
Phát hiện này cho thấy còn rất nhiều phân tử phức tạp có chứa lưu huỳnh vẫn chưa được phát hiện, và rằng các thành phần cơ bản của sự sống có thể đã hình thành trong không gian liên sao, từ rất lâu trước khi Trái Đất ra đời.
Lyr
Theo Phys.org
