Το μόριο του θεού - Επιστήμονες ανακάλυψαν νέους τρόπους σχηματισμού του μορίου που έχτισε το σύμπαν
Ερευνητές αποκαλύπτουν νέους τρόπους σχηματισμού του H₃⁺, καταρρίπτοντας τα παραδοσιακά μοντέλα δημιουργίας αστεριών.
Το κατιόν τριατομικού υδρογόνου H₃⁺ είναι το βασικό συστατικό από το οποίο δημιουργούνται αστέρια και νέφη αερίων. Η υψηλή του οξύτητα και η δυνατότητα μεταφοράς πρωτονίων το καθιστούν απαραίτητο σε χημικές αντιδράσεις, όπως αυτές που δημιούργησαν το σύμπαν.
Μέχρι πρότινος, ξέραμε ότι το H₃⁺ σχηματίζεται από τη σύγκρουση ενός μορίου υδρογόνου (H₂) με το θετικά φορτισμένο H₂⁺. Ωστόσο, πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύεται στο Nature Communications αναφέρει ότι υπάρχει και εναλλακτικός τρόπος παραγωγής του.
Νέα «μονοπάτια»
Οι ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Μίτσιγκαν ανακάλυψαν νέα χημικά «μονοπάτια» σχηματισμού του H₃⁺. Αυτά ξεκινούν από μόρια που ονομάζονται μεθυλ-αλογόνα και ψευδοαλογόνα και πραγματοποιούνται με μία διαδικασία που περιλαμβάνει τον διπλό ιονισμό (απώλεια δύο ηλεκτρονίων), ως αποτέλεσμα της επίδρασης ακτινοβολιών υψηλής ενέργειας.
Αυτό φαίνεται να είναι αντίθετο στις βασικές αρχές της επιστήμης, καθώς δύο θετικά φορτισμένα μόρια θα απωθούσαν το ένα το άλλο. Ωστόσο, τα πειράματα έδειξαν κάτι διαφορετικό. Αντί για διάσπαση, το ουδέτερο μόριο υδρογόνου παραμένει δεσμευμένο στο διπλά ιονισμένο μόριο και τελικά αποσπά ένα κατιόν υδρογόνου για να σχηματίσει το H₃⁺.
Τα μέθυλο-αλογόνα και η μεθανόλη
Για να διευκρινιστεί περαιτέρω ο μηχανισμός, οι ερευνητές στράφηκαν στα μεθυλο-αλογόνα, ορισμένα οργανικά μόρια που περιέχουν μια μεθυλομάδα (CH₃-) δεσμευμένη σε ένα άτομο αλογόνου, όπως το χλώριο, το φθόριο και το βρώμιο. Τα πειράματα έδειξαν ότι, όταν ιονίζονταν, ακολουθούσαν ένα παρόμοιο «μονοπάτι» και παρήγαγαν το H₃⁺.
Η μεθανόλη (CH₃OH), ένα εξίσου κοινό μόριο, συμπεριφέρεται με τον ίδιο τρόπο. Όταν ιονιστεί και αποκτήσει διπλό φορτίο, σχηματίζεται ένα μόριο υδρογόνου που κινείται εντός του κατιόντος CHOH₂⁺ πριν αποσπάσει ένα πρωτόνιο. Η όλη διαδικασία διαρκεί μόλις 100 femptoseconds (100x 10⁻¹⁵ δευτερόλεπτα), όσο περίπου και στο σύμπαν.
Το ίδιο πρότυπο εμφανίζεται στο μεθυλο-χλωρίδιο (CH₃Cl) και το μεθυλο-βρωμίδιο (CH₃Br), αλλά όχι στο μεθυλο-φθορίδιο (CH₃F) ή μεθυλο-ιωδιδιο (CH₃I). Αυτό δείχνει ότι υπάρχουν και άλλοι παράγοντες που επηρεάζουν την αντίδραση, αλλά δεν αναιρεί τις υπόλοιπες υποθέσεις.
Από τα αστέρια στα κύτταρα
Η κατανόηση των μηχανισμών σχηματισμού του H₃⁺ σε διαφορετικά περιβάλλοντα μπορεί να αποκαλύψει πολλά μυστικά του σύμπαντος, καθώς αυτό το μόριο καθορίζει τον σχηματισμό πολλών μορίων, από τα διαστρικά νέφη μέχρι τις πλανητικές ατμόσφαιρες. Το H₃⁺ είναι άφθονο σε γίγαντες αερίων, όπως ο Δίας και ο Κρόνος.
Εκτός από το διάστημα, ο σχηματισμός του H₃⁺ μπορεί να αποκαλύψει τα μυστικά χημικών αντιδράσεων στα κύτταρα, στις αντιδράσεις παραγωγής ενέργειας, καθώς και σε διατάξεις σχηματισμού πλάσματος. Οι ερευνητές τονίζουν ότι ο σχηματισμός του H₃⁺ από H₂ και H₂⁺ είναι ο βασικός μηχανισμός, αφού το υδρογόνο είναι το πιο κοινό στοιχείο του σύμπαντος.
