الفلك

كيف نحدد المواد الكيميائية في الفضاء؟

كيف نحدد المواد الكيميائية في الفضاء؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

كيف نتعرف على المواد الكيميائية في الفضاء؟ على سبيل المثال ، كيف وجدنا سحابة كحول الميثيل (المعروف أيضًا باسم الميثانول) في W3 (OH) التي تبعد 6500 سنة ضوئية. أستطيع أن أفهم أن المجال قادر على معرفة وجود شيء ما ، لكنني لا أرى كيف يحددون أنه ليس فقط الكحول ولكن نوع الكحول.

هنا رابط إلى W3 (OH): https://phys.org/news/2014-09-alcohol-clouds-space.html

لكني أبحث عن إجابة عامة - حول كيفية تحديد المواد الكيميائية ، أي مواد كيميائية ، في الفضاء.


العلم الذي يدرس المشكلة التي وصفتها يسمى "التحليل الطيفي". كل عنصر يمتص بعض الأطوال الموجية. نفس الشيء مع الجزيئات. يشبه الطيف بصمة الجزيء.

عندما تلاحظ الضوء المنبعث من كائن ما ، فإنك ترى الطيف المستمر ، المنبعث من مصادر الضوء (النجوم ، إلخ). لكن لديها بعض الخطوط السوداء. هذه هي الأطوال الموجية التي تمتصها الجزيئات والعناصر. ثم تقارنها بأطياف مختلفة على الأرض (حيث يمكننا تحديد المادة) وعندما تجد نفس الطيف ، فأنت تعلم باحتمالية عالية للغاية أن هذه هي المادة التي تبحث عنها.

مثال للميثانول: لاحظ الفلكيون الجسم باستخدام التحليل الطيفي ووجدوا الطيف مع وجود بعض الخطوط السوداء. وقارنوه بمختلف الأطياف الأخرى على الأرض واكتشفوا أن الميثانول له نفس الخطوط الطيفية. يمكن عرض كلا المقياسين برسم بياني: https://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi؟Spec=C67561&Index=1&Type=IR

تظهر الخطوط الطيفية عادةً بطيف (مع ألوان) وبعض الخطوط السوداء ، لكن هذا الرسم البياني يوضح الخطوط المظلمة بشكل أكثر ماديًا (لا يتم امتصاص كل شيء) على الرسم البياني مثل الوديان العميقة.

كن حذرا! قد يكون هناك انزياح أحمر موجود في الأشياء البعيدة. هذا يعني أن الخطوط ستتحول إلى الجزء الأحمر من الطيف. (على غرار تأثير دوبلر.)


تم العثور على جزيئات حلقة الكربون المرتبطة بالحياة في الفضاء لأول مرة

اكتشف تلسكوب جرين بانك الذي يبلغ عرضه 100 متر (في الصورة) في ولاية فرجينيا الغربية أول توقيع لاسلكي نهائي من مساحة الجزيئات العضوية الحلقية المعروفة باسم الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات.

شارك هذا:

الجزيئات المعقدة الحاملة للكربون والتي يمكن أن تساعد في تفسير كيفية بدء الحياة تم تحديدها في الفضاء لأول مرة.

تتكون هذه الجزيئات ، التي تسمى الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات ، من عدة حلقات سداسية متصلة من الكربون مع ذرات الهيدروجين عند الحواف. اشتبه علماء الفلك لعقود في أن هذه الجزيئات وفيرة في الفضاء ، ولكن لم يتم رصد أي منها بشكل مباشر من قبل.

شوهدت جزيئات أبسط بحلقة واحدة من الكربون من قبل. لكن "نحن متحمسون الآن لرؤية أننا قادرون على اكتشاف هذه الهيدروكربونات العطرية الكبيرة لأول مرة في الفضاء ،" كما يقول عالم الكيمياء الفلكية بريت ماكغواير من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، الذي أبلغ فريقه عن الاكتشاف في 19 مارس علم.

يمكن أن تساعد دراسة هذه الجزيئات وغيرها العلماء على فهم كيف يمكن أن تبدأ السلائف الكيميائية للحياة في الفضاء. يقول ماكجواير: "يعتبر الكربون جزءًا أساسيًا من التفاعلات الكيميائية ، وخاصة التفاعلات التي تؤدي إلى الجزيئات الأساسية للحياة". "هذه نافذتنا إلى خزان ضخم منهم."

اشترك للحصول على أحدث من أخبار العلوم

عناوين وملخصات من أحدث أخبار العلوم من المقالات ، يتم تسليمها إلى بريدك الوارد

منذ الثمانينيات ، رأى علماء الفلك توهجًا غامضًا بالأشعة تحت الحمراء قادمًا من نقاط داخل مجرتنا وغيرها. شك الكثيرون في أن التوهج يأتي من الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات ، لكنهم لم يتمكنوا من تحديد مصدر معين. تتداخل الإشارات من العديد من الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات بشكل كبير بحيث لا تندمج مع أي منها على حدة ، مثل جوقة تمتزج جيدًا ، ولا تستطيع الأذن انتقاء الأصوات الفردية.

بدلاً من البحث في إشارات الأشعة تحت الحمراء عن صوت واحد ، لجأ ماكجواير وزملاؤه إلى موجات الراديو ، حيث تغني الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات المختلفة أغانٍ مختلفة. قام الفريق بتدريب تلسكوب جرين بانك القوي في وست فرجينيا على TMC-1 ، وهي سحابة مظلمة تبعد حوالي 430 سنة ضوئية عن الأرض بالقرب من كوكبة الثور.

تظهر السحابة البينجمية TMC-1 (الشعيرات السوداء العلوية) على شكل خط مظلم في السماء بجوار مجموعة نجم Pleiades الساطعة (على اليمين) Brett A. McGuire

في السابق ، اكتشف ماكجوير أن السحابة تحتوي على مادة benzonitrile ، وهي جزيء مصنوع من حلقة كربون واحدة (SN: 10/2/19). لذلك اعتقد أنه مكان جيد للبحث عن جزيئات أكثر تعقيدًا.

اكتشف الفريق جزيئات 1 و 2-cyanonaphthalene ، وهي جزيئات ذات حلقتين تحتوي على 11 ذرة كربون وسبعة هيدروجين وذرة نيتروجين. يقول ماكجواير إن التركيز منتشر إلى حد ما: "إذا ملأت الجزء الداخلي من سيارتك المدمجة المتوسطة بـ [غاز من] TMC-1 ، سيكون لديك أقل من 10 جزيئات من كل الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات التي اكتشفناها."

لكنها كانت أكثر بكثير مما توقعه الفريق. تحتوي السحابة على الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات ما بين 100000 ومليون مرة أكثر مما تتوقعه النماذج النظرية. يقول ماكغواير: "إنه جنون ، هذا كثير جدًا".

هناك طريقتان يعتقد أن الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات تتشكل في الفضاء: من رماد النجوم الميتة أو عن طريق التفاعلات الكيميائية المباشرة في الفضاء بين النجوم. نظرًا لأن TMC-1 بدأ للتو في تكوين النجوم ، توقع McGuire أن أي هيدروكربونات عطرية متعددة الحلقات يحتوي عليها يجب أن يتم بناؤها عن طريق تفاعلات كيميائية مباشرة في الفضاء. لكن هذا السيناريو لا يمكن أن يفسر جميع جزيئات الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات التي وجدها الفريق. هناك الكثير مما يمكن تفسيره بسهولة بواسطة الرماد النجمي أيضًا. وهذا يعني أن شيئًا ما قد يكون مفقودًا في نظريات علماء الكيمياء الفلكية حول كيفية تشكل الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات في الفضاء.

يقول: "نحن نعمل في منطقة مجهولة هنا ، وهذا أمر مثير".

تقول عالمة الكيمياء الفلكية أليساندرا ريكا من معهد SETI في ماونتن فيو بولاية كاليفورنيا ، والتي لم تشارك في الدراسة الجديدة ، إن تحديد الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات في الفضاء "أمر كبير". وتقول إن العمل "هو أول عمل أظهر أن جزيئات الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات موجودة بالفعل في الفضاء". "من قبل ، كانت مجرد فرضية."

تعمل مجموعة Ricca على قاعدة بيانات لإشارات الأشعة تحت الحمراء PAH والتي يمكن أن يبحث عنها تلسكوب جيمس ويب الفضائي ، المقرر إطلاقه في أكتوبر. "كل هذا سيكون مفيدًا جدًا لـ JWST والأبحاث حول الكربون في الكون ،" كما تقول.

أسئلة أو تعليقات على هذه المقالة؟ راسلنا على [email protected]

محرر & # 039s ملاحظة:

تم تحديث هذه القصة في 31 مارس 2021 ، لتصحيح الصيغة الكيميائية للسيانونافثالين. يحتوي على 11 ذرة كربون ، وسبعة هيدروجين وذرة نيتروجين ، وليس 10 كربون ، وثمانية هيدروجين وذرة نيتروجين.

تظهر نسخة من هذه المقالة في عدد ٢٤ أبريل ٢٠٢١ من أخبار العلوم.

اقتباسات

حول ليزا غروسمان

ليزا غروسمان كاتبة علم الفلك. حصلت على شهادة في علم الفلك من جامعة كورنيل وشهادة دراسات عليا في الكتابة العلمية من جامعة كاليفورنيا ، سانتا كروز. تعيش بالقرب من بوسطن.


بينما يشكل الهيدروجين والهيليوم معظم الغازات في الفضاء بين النجوم ، توجد أيضًا آثار صغيرة لعناصر أخرى مثل الكربون والأكسجين والحديد. يستخدم العلماء الذين يدرسون الفضاء بين النجوم مطيافًا لتحديد كميات ضئيلة من الجزيئات الأخرى بين النجوم. على سبيل المثال ، في عام 2012 ، اكتشفت وكالة ناسا نوعين جديدين من الجزيئات في منطقة من الفضاء تبعد حوالي 400 سنة ضوئية عن الأرض. ستجد كميات كبيرة من الغازات المعقدة مثل الميثان والأمونيا على الكواكب الغازية مثل كوكب المشتري وزحل.

يتلاشى الغلاف الجوي للأرض ببطء وأنت ترتفع نحو السماء. ومع ذلك ، حتى في الارتفاعات التي تدور فيها الأقمار الصناعية البعيدة ، توجد آثار للغلاف الجوي. هذه المنطقة ، التي تسمى الغلاف الخارجي ، هي أعلى طبقة على الأرض تمتد حتى ارتفاع 10000 كيلومتر ، أو 6200 ميل. يشكل الهيدروجين والهيليوم معظم الغاز في الغلاف الخارجي ، وتوجد هذه الغازات بكميات صغيرة فقط. بالقرب من الكوكب الذي تنتقل إليه محطة الفضاء الدولية ، ستجد الغلاف الحراري. يرتفع إلى ارتفاع 640 كيلومترًا ، 400 ميل فوق سطح الأرض.


وجدت في الفضاء: جزيئات الكربون المعقدة

سحابة الثور الجزيئية ، التي تحتوي على اللب البارد الخالي من النجوم TMC-1 ، هو خط مظلم في السماء بالقرب من مجموعة Pleiades كما رأينا من شارلوتسفيل ، فيرجينيا. الائتمان: بريت أ.ماكجواير ، حقوق الطبع والنشر 2018

يُعتقد أن الكثير من الكربون الموجود في الفضاء موجود على شكل جزيئات كبيرة تسمى الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات (PAHs). منذ الثمانينيات ، أشارت الأدلة الظرفية إلى أن هذه الجزيئات وفيرة في الفضاء ، لكن لم يتم رصدها بشكل مباشر.

الآن ، حدد فريق من الباحثين بقيادة الأستاذ المساعد في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بريت ماكغواير اثنين من الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات المميزة في رقعة من الفضاء تسمى Taurus Molecular Cloud (TMC-1). يُعتقد أن الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات تتشكل بكفاءة فقط في درجات حرارة عالية - على الأرض ، تحدث كمنتجات ثانوية لحرق الوقود الأحفوري ، كما أنها توجد أيضًا في علامات الفحم على الأطعمة المشوية. لكن السحابة بين النجوم التي لاحظها فريق البحث لم تبدأ بعد في تكوين النجوم ، ودرجة الحرارة حوالي 10 درجات فوق الصفر المطلق.

يشير هذا الاكتشاف إلى أن هذه الجزيئات يمكن أن تتشكل في درجات حرارة أقل بكثير مما كان متوقعًا ، وقد يدفع العلماء إلى إعادة التفكير في افتراضاتهم حول دور كيمياء الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات في تكوين النجوم والكواكب ، كما يقول الباحثون.

"ما يجعل الاكتشاف مهمًا للغاية هو أننا لم نقم فقط بتأكيد الفرضية التي استغرق إعدادها 30 عامًا ، ولكن يمكننا الآن النظر إلى جميع الجزيئات الأخرى في هذا المصدر الوحيد ونسأل كيف تتفاعل لتشكيل الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات نحن نرى ، كيف يمكن أن تتفاعل الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات التي نراها مع أشياء أخرى لتشكيل جزيئات أكبر ، وما الآثار التي قد تترتب على فهمنا لدور جزيئات الكربون الكبيرة جدًا في تكوين الكواكب والنجوم "، كما يقول ماكجواير ، من هو مؤلف أول للدراسة الجديدة.

مايكل مكارثي ، المدير المساعد لمركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية ، وهو مؤلف رئيسي آخر للدراسة ، التي تظهر اليوم في علم. يضم فريق البحث أيضًا علماء من عدة مؤسسات أخرى ، بما في ذلك جامعة فيرجينيا ، والمرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي ، ومركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا.

بدءًا من الثمانينيات ، استخدم علماء الفلك التلسكوبات للكشف عن إشارات الأشعة تحت الحمراء التي تشير إلى وجود جزيئات عطرية ، وهي جزيئات تشتمل عادةً على حلقة كربون واحدة أو أكثر. يُعتقد أن حوالي 10 إلى 25 بالمائة من الكربون الموجود في الفضاء موجود في الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات ، والتي تحتوي على حلقتين كربون على الأقل ، لكن إشارات الأشعة تحت الحمراء لم تكن مميزة بما يكفي لتحديد جزيئات معينة.

"هذا يعني أنه لا يمكننا البحث في الآليات الكيميائية التفصيلية لكيفية تشكل هذه ، وكيفية تفاعلها مع بعضها البعض أو مع الجزيئات الأخرى ، وكيفية تدميرها ، والدورة الكاملة للكربون خلال عملية تكوين النجوم والكواكب وأخيراً الحياة "، كما يقول ماجواير.

على الرغم من أن علم الفلك الراديوي كان بمثابة العمود الفقري للاكتشاف الجزيئي في الفضاء منذ الستينيات ، إلا أن التلسكوبات الراديوية القوية بما يكفي لاكتشاف هذه الجزيئات الكبيرة كانت موجودة منذ أكثر من عقد بقليل. يمكن لهذه التلسكوبات التقاط أطياف دوران الجزيئات ، وهي أنماط مميزة من الضوء تنبعث منها الجزيئات وهي تتعثر في الفضاء. يمكن للباحثين بعد ذلك محاولة مطابقة الأنماط التي لوحظت في الفضاء مع الأنماط التي رأوها من نفس تلك الجزيئات في المختبرات على الأرض.

تلسكوب Green Bank الذي يبلغ ارتفاعه 100 متر يقع في Green Bank ، WV. الائتمان: بريت أ.ماكجواير ، حقوق الطبع والنشر 2018

"بمجرد تطابق هذا النمط ، تعلم أنه لا يوجد جزيء آخر في الوجود يمكن أن يعطي هذا الطيف الدقيق. وتخبرك شدة الخطوط والقوة النسبية لأجزاء مختلفة من النموذج بشيء عن مقدار من الجزيء الموجود ، ومدى دفء أو برودة الجزيء ، "يقول ماكجواير.

كان ماكجواير وزملاؤه يدرسون TMC-1 لعدة سنوات لأن الملاحظات السابقة كشفت أنه غني بجزيئات الكربون المعقدة. قبل بضع سنوات ، لاحظ أحد أعضاء فريق البحث تلميحات إلى أن السحابة تحتوي على مادة البنزونيتريل - حلقة من ستة كربون مرتبطة بمجموعة النيتريل (كربون-نيتروجين).

ثم استخدم الباحثون تلسكوب جرين بانك Green Bank Telescope ، وهو أكبر تلسكوب لاسلكي قابل للتوجيه في العالم ، لتأكيد وجود مادة البنزونيتريل. في بياناتهم ، وجدوا أيضًا توقيعات لجزيئين آخرين - الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات المذكورة في هذه الدراسة. هذه الجزيئات ، التي تسمى 1-سيانونافثالين و 2-سيانونافثالين ، تتكون من حلقتين بنزين مدمجتين معًا ، مع مجموعة من النتريل مرتبطة بحلقة واحدة.

يقول كيلفن لي: "يعد اكتشاف هذه الجزيئات قفزة كبيرة إلى الأمام في الكيمياء الفلكية. لقد بدأنا في ربط النقاط بين الجزيئات الصغيرة - مثل البنزونيتريل - التي عُرف بوجودها في الفضاء ، وبين الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات المتجانسة المهمة جدًا في الفيزياء الفلكية" ، وهو باحث ما بعد الدكتوراة في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وهو أحد مؤلفي الدراسة.

يشير العثور على هذه الجزيئات في TMC-1 الباردة الخالية من النجوم إلى أن الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات ليست مجرد منتجات ثانوية للنجوم المحتضرة ، ولكن يمكن تجميعها من جزيئات أصغر.

يقول ماكجواير: "في المكان الذي وجدناهم فيه ، لا يوجد نجم ، لذا فإما أنها تُبنى في مكانها أو أنها بقايا نجم ميت". "نعتقد أنه من المحتمل أن يكون مزيجًا من الاثنين - تشير الأدلة إلى أنه ليس مسارًا واحدًا ولا الآخر على وجه الحصر. هذا جديد ومثير للاهتمام لأنه لم يكن هناك في الواقع أي دليل رصد لهذا المسار التصاعدي من قبل."

في سلسلة من تسع ورقات بحثية ، وصف علماء من GOTHAM - Green Bank Telescope Observations of TMC-1: Hunting Aromatic Molecules - اكتشاف أكثر من عشرة هيدروكربونات عطرية متعددة الحلقات في سحابة Taurus Molecular Cloud ، أو TMC-1. تسمح هذه الجزيئات المعقدة ، التي لم يتم اكتشافها من قبل في الوسط البينجمي ، للعلماء بفهم تكوين النجوم والكواكب والأجسام الأخرى في الفضاء بشكل أفضل. في تصور هذا الفنان ، تشتمل بعض الجزيئات المكتشفة ، من اليسار إلى اليمين: 1-سيانونافثالين ، 1-سيانو-سيكلوبنتادين ، HC11N ، 2-سيانونافثالين ، فينيل سيانو أسيتيلين ، 2-سيانو-سيكلوبنتادين ، بنزونيتريل ، عبر- (E)-سيانوفينيل أسيتيلين ، HC4NC ، و propargylcyanide ، من بين أمور أخرى. الائتمان: M. Weiss / مركز الفيزياء الفلكية | هارفارد وأمبير سميثسونيان

يلعب الكربون دورًا حاسمًا في تكوين الكواكب ، لذا فإن الاقتراح بأن الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات قد تكون موجودة حتى في المناطق الخالية من النجوم والباردة في الفضاء قد يدفع العلماء إلى إعادة التفكير في نظرياتهم حول المواد الكيميائية المتوفرة أثناء تكوين الكوكب ، كما يقول ماكجواير. عندما تتفاعل الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات مع الجزيئات الأخرى ، فقد تبدأ في تكوين حبيبات الغبار بين النجوم ، وهي بذور الكويكبات والكواكب.

يقول: "نحتاج إلى إعادة التفكير تمامًا في نماذجنا لكيفية تطور الكيمياء ، بدءًا من هذه النوى الخالية من النجوم ، لتشمل حقيقة أنها تشكل هذه الجزيئات العطرية الكبيرة".

يخطط ماكجواير وزملاؤه الآن لمزيد من التحقيق في كيفية تشكل هذه الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات ، وما هي أنواع التفاعلات التي قد تتعرض لها في الفضاء. كما يخططون لمواصلة مسح TMC-1 باستخدام تلسكوب جرين بانك القوي. بمجرد حصولهم على تلك الملاحظات من السحابة البينجمية ، يمكن للباحثين محاولة مطابقة التواقيع التي يجدونها مع البيانات التي يولدونها على الأرض عن طريق وضع جزيئين في مفاعل وتفجيرهما بالكيلو فولت من الكهرباء ، وتقسيمهما إلى أجزاء صغيرة والسماح لها بذلك. إعادة توحيد. قد ينتج عن ذلك مئات من الجزيئات المختلفة ، والتي لم يُشاهد الكثير منها على الأرض.

يقول ماكجواير: "نحتاج إلى الاستمرار في رؤية الجزيئات الموجودة في هذا المصدر بين النجوم ، لأنه كلما عرفنا المزيد عن المخزون ، كلما بدأنا بمحاولة ربط أجزاء شبكة التفاعل هذه".

Ci Xue وآخرون. الكشف عن HC4NC بين النجوم والتحقيق في كيمياء Isocyanopolyyne في ظل ظروف TMC-1 ، مجلة الفيزياء الفلكية (2020). iopscience.iop.org/article/10. & هيلب 847 / 2041-8213 / aba631

بريت إيه ماكجواير وآخرون. العلوم المبكرة من جوثام: نظرة عامة على المشروع ، والطرق ، واكتشاف السيانيد بين النجوم (HCCCH2CN) في TMC-1 ، مجلة الفيزياء الفلكية (2020). iopscience.iop.org/article/10. & هيلب 847 / 2041-8213 / aba632

أندرو إم بوركهارت وآخرون. كيمياء الكربون العطرية في كل مكان في المراحل الأولى من تكوين النجوم ، علم الفلك الطبيعي (2021). DOI: 10.1038 / s41550-020-01253-4

مايكل سي. مكارثي وآخرون. الكشف بين النجمي عن الحلقة الخماسية القطبية للغاية ذات الحلقات السماوية ، علم الفلك الطبيعي (2020). DOI: 10.1038 / s41550-020-01213-y


& # 8216Ultimate & # 8217 وجدت جزيئات بريبيوتيك في الفضاء بين النجوم

يمكن أن تبدأ اللبنات الأساسية للحياة في الحبيبات الجليدية الصغيرة التي تشكل الغاز والغبار الموجود بين النجوم ، ويمكن أن تكون تلك الحبوب الجليدية هي المفتاح لفهم كيف يمكن أن تنشأ الحياة على الكواكب. بمساعدة الطلاب ، اكتشف الباحثون زوجًا مهمًا من جزيئات البريبايوتك في الجسيمات الجليدية في الفضاء بين النجوم. قد تكون المواد الكيميائية ، الموجودة في سحابة عملاقة من الغاز على بعد حوالي 25000 سنة ضوئية من الأرض ، مقدمة لمكون رئيسي في الحمض النووي ، وقد يكون لعنصر آخر دور في تكوين حمض أميني مهم.

قال أنتوني ريمجان ، من المرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي (NRAO): "لقد وجدنا البريبايوتك النهائي لجزيئات البريبايوتك".

باستخدام تلسكوب جرين بانك (GBT) في ولاية فرجينيا الغربية ، وجد الباحثون جزيئًا يسمى سيانوميثانيمين ، والذي ينتج الأدينين ، وهو أحد القواعد النووية الأربعة التي تشكل "الدرجات" في بنية تشبه السلم للحمض النووي. يُعتقد أن الجزيء الآخر ، المسمى إيثانامين ، يلعب دورًا في تكوين ألانين ، أحد الأحماض الأمينية العشرين في الشفرة الوراثية.

في السابق ، اعتقد العلماء أن مثل هذه العمليات حدثت في الغاز الهش للغاية بين النجوم. ومع ذلك ، تشير الاكتشافات الجديدة إلى أن تسلسل التكوين الكيميائي لهذه الجزيئات لم يحدث في الغاز ، ولكن على أسطح حبيبات الجليد في الفضاء بين النجوم.

قال ريميجان: "إن العثور على هذه الجزيئات في سحابة غازية بين النجوم يعني أن لبنات البناء المهمة للحمض النووي والأحماض الأمينية يمكن أن" تزرع "الكواكب حديثة التكوين مع السلائف الكيميائية للحياة".

في كل حالة ، تكون الجزيئات البينجمية المكتشفة حديثًا مراحل وسيطة في عمليات كيميائية متعددة الخطوات تؤدي إلى الجزيء البيولوجي النهائي. لا تزال تفاصيل العمليات غير واضحة ، لكن الاكتشافات تعطي نظرة ثاقبة جديدة حول مكان حدوث هذه العمليات.

قال ريمجان: "نحتاج إلى إجراء مزيد من التجارب لفهم كيفية عمل هذه التفاعلات بشكل أفضل ، ولكن قد تكون بعض الخطوات الرئيسية الأولى تجاه المواد الكيميائية البيولوجية قد حدثت على حبيبات جليدية صغيرة".

أصبحت الاكتشافات ممكنة بفضل التكنولوجيا الجديدة التي تسرع عملية تحديد "بصمات" المواد الكيميائية الكونية. كل جزيء لديه مجموعة محددة من حالات الدوران التي يمكن أن يفترضها. عندما تتغير من حالة إلى أخرى ، فإن كمية معينة من الطاقة إما تنبعث أو تُمتص ، غالبًا كموجات راديوية بترددات محددة يمكن ملاحظتها مع GBT.

سمحت التقنيات المختبرية الجديدة لعلماء الكيمياء الفلكية بقياس الأنماط المميزة لمثل هذه الترددات الراديوية لجزيئات معينة. مسلحين بهذه المعلومات ، يمكنهم بعد ذلك مطابقة هذا النمط مع البيانات التي يتلقاها التلسكوب. قامت المختبرات في جامعة فيرجينيا ومركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية بقياس الانبعاثات الراديوية من سيانوميثانيمين والإيثانامين ، ثم تمت مطابقة أنماط التردد من تلك الجزيئات مع البيانات المتاحة للجمهور التي تنتجها دراسة استقصائية أجريت باستخدام GBT من 2008 إلى 2011.

أجرى فريق من الطلاب الجامعيين المشاركين في برنامج بحثي صيفي خاص لطلاب الأقليات في جامعة فيرجينيا (UVa) بعض التجارب التي أدت إلى اكتشاف مادة السيانوميثانيمين.

"هذا اكتشاف خاص جدًا ويثبت أن الطلاب في بداية حياتهم المهنية يمكنهم إجراء بحث رائع ،" قال بوكس ​​بات ، الأستاذ في جامعة فيرجينيا والذي قام بتوجيه الطلاب.


العودة إلى كوكب الزهرة؟

في الوقت الحالي ، لدى كوكب الزهرة رفيق واحد فقط في مركبة فضائية ، المركبة المدارية أكاتسوكي اليابانية. تم إطلاق Akatsuki في عام 2010 ، وبينما أخفقت محاولته الأولى للدوران حول كوكب الزهرة في وقت لاحق من ذلك العام ، نجحت في المحاولة الثانية في عام 2015. وقد أمضت المركبة الفضائية فترة عملها في دراسة الطقس على كوكب الزهرة والبحث عن ومضات من البرق و mdash كل ذلك من مكان آمن المدار بالطبع.

ومع ذلك ، لم يكن لدى وكالة ناسا مهمة مخصصة لكوكب الزهرة منذ أن دار مسبار ماجلان في مدار من 1990 إلى 1994. لكن البحث الجديد قد يدفع ناسا إلى إنهاء هذا الجفاف. "حان الوقت لإعطاء الأولوية للزهرة" ، مدير ناسا جيم بريدنشتاين كتب في تغريدة يوم الاثنين حول اكتشاف الفوسفين ، والذي أسماه "أهم تطور حتى الآن في بناء قضية الحياة خارج الأرض."

تقوم ناسا بتقييم مقترحين مستهدفين من كوكب الزهرة في جولتها الحالية لما يسمى بمشروعات الاكتشاف ، وهي نفس فئة المهام التي تشمل المركبة المدارية الاستطلاعية القمرية ، ومركبة الهبوط الجيوفيزيائية إنسايت على المريخ ومهمات الكويكبات القادمة لوسي و سايكي.

وكالات الفضاء الأخرى تفكر أيضا في زيارة. وكالة الفضاء الهندية تدرس مهمة تسمى شكريان -1، مركبة مدارية ستنطلق في عام 2023 وتدرس سطح كوكب الزهرة. تدرس روسيا إصدارًا أصعب من مركبات الإنزال التي تعود إلى الحقبة السوفيتية ، وهي مهمة سطحية تدوم طويلاً. تقوم وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) بتقييم اقتراح لمهمة تسمى EnVision ، وهي مركبة جيولوجية مدارية ستطلق في عام 2032 ويمكن أن تخبر العلماء عن تفسيرات بديلة لاكتشاف الفوسفين ، مثل تحديد ما إذا كان الكوكب يستضيف براكين نشطة يمكن أن تكون إنتاج الغاز.

يقول العلماء أن الهندسة جاهزة لمثل هذه المهام، وقد وصلنا منذ فترة طويلة إلى النقطة التي كانت لدينا فيها آلات تستحق الإرسال. داربي ديار ، عالم الكواكب في معهد علوم الكواكب ونائب المدير: "إنه أمر محبط للغاية أن لدينا التكنولوجيا ولدينا الكثير من هذه التكنولوجيا لفترة طويلة ونحن على استعداد لتطبيق هذا على كوكب الزهرة الآن" قال المحقق في اقتراح المهمة الثانية الذي تدرسه ناسا حاليًا ، لموقع ProfoundSpace.org. "تقدم كوكب الزهرة مجموعة متنوعة من المهام الرائعة حقًا التي يمكنك القيام بها."

هناك الكثير من الآخرين مفاهيم مهمة الزهرة هناك التي لا تخضع رسميًا للمراجعة من قبل الوكالة ، بدءًا من المساعي المتواضعة إلى فئة المشاريع الأكثر طموحًا (والأغلى) في وكالة ناسا ، على نطاق المركبات الفضائية المعقدة الخاصة بالوكالة على كوكب المريخ Curiosity and Perseverance.

لكننا سنحتاج إلى عدة مركبات فضائية لفهم قصة كوكب الزهرة حقًا. قال ليماي: "لا توجد مهمة واحدة". "إنها مجموعة من المهام نظرًا لوجود العديد من التحقيقات المختلفة بحيث لا يمكن لأي مهمة واحدة أن تعالج جميع الأسئلة وستكون معركة لتحديد المهام التي يجب إجراؤها أولاً."

(يؤكد علماء كوكب الزهرة ، حتى أولئك الذين يقترحون مهمات محددة ، بانتظام أنه نظرًا لأن كوكب الزهرة لم يتم دراسته جيدًا ، فإن أي مهمة للذهاب إلى هناك على الإطلاق ستكون تحسينًا للوضع الراهن).

في سياق الكشف عن الفوسفين الذي تم الإعلان عنه هذا الأسبوع ، هناك طريقتان يمكن للبعثات المستقبلية أن تبني عليهما البحث الجديد. يمكن للمركبة الفضائية أن تؤكد الاكتشاف بنفسها ، أو يمكنها تطوير فهمنا الأكبر لكوكب الزهرة ، مما يساعد العلماء على تفسير الاكتشاف.


تلبي خوارزميات رسم خرائط السماء علم الفلك علم الأمراض لتحديد المؤشرات الحيوية التنبؤية للعلاج المناعي للسرطان

تسمح منصة AstroPath بتقييم مستوى التعبير عن علامة معينة على الخلايا الفردية ، مع الحفاظ على المعلومات الخاصة بموقعها المكاني. يظهر هنا قسم أنسجة الميلانوما. يظهر تعبير PD-L1 باللون الأحمر و PD-1 باللون الأزرق. يمثل ارتفاع القمم مستويات التعبير. الائتمان: سيون بارك ، دكتوراه.

إقران خوارزميات رسم خرائط السماء مع التصوير المناعي المتقدم لخزعات السرطان ، باحثون في مركز Mark Foundation لعلم الجينوم المتقدم والتصوير بجامعة جونز هوبكنز وبلومبرج

طور معهد كيميل للعلاج المناعي للسرطان منصة قوية لتوجيه العلاج المناعي من خلال التنبؤ بالسرطانات التي ستستجيب لعلاجات محددة تستهدف جهاز المناعة.

منصة جديدة ، تسمى AstroPath ، تجمع بين تحليل الصور الفلكية ورسم الخرائط مع عينات علم الأمراض لتحليل الصور المجهرية للأورام.

يمكّن التصوير المناعي الفلوري ، باستخدام الأجسام المضادة ذات العلامات الفلورية ، الباحثين من تصور عدة بروتينات خلوية في وقت واحد وتحديد نمطها وقوتها في التعبير. باستخدام AstroPath ، درس الباحثون الورم الميلانيني ، وهو نوع عدواني من سرطان الجلد. لقد ميزوا البيئة المكروية المناعية في خزعات الورم الميلانيني عن طريق فحص الخلايا المناعية داخل وحول الخلايا السرطانية داخل كتلة الورم ، ثم حددوا المرقم الحيوي المركب الذي يتضمن ستة علامات وهو ينبئ بشدة بالاستجابة لنوع معين من العلاج المناعي يسمى مضاد PD -1 العلاج.

PD-1 (موت الخلية المبرمج 1) هو بروتين موجود في خلايا الجهاز المناعي T والذي ، عند ارتباطه ببروتين آخر يسمى PD-L1 (يجند الموت المبرمج) ، يساعد الخلايا السرطانية على تجنب هجوم الجهاز المناعي. تمنع الأدوية المضادة لـ PD-1 بروتين PD-1 ويمكن أن تساعد جهاز المناعة على رؤية الخلايا السرطانية وقتلها. أوضح الباحثون أن بعض المرضى المصابين بسرطان الجلد فقط يستجيبون للعلاج المضاد لـ PD-1 ، والقدرة على التنبؤ بالاستجابة أو المقاومة أمر بالغ الأهمية لاختيار أفضل العلاجات لكل مريض من السرطان. يتم أيضًا تطبيق منصة AstroPath للدراسة في سرطان الرئة ويمكن أن توفر إرشادات علاجية للعديد من أنواع السرطان الأخرى. قاد فريق البحث جانيس توب ، دكتوراه في الطب ، ماجستير ، أستاذ الأمراض الجلدية والمدير المشارك لمختبر الأورام في البيئة الدقيقة في بلومبرج

Kimmel Institute و Alexander Szalay ، دكتوراه ، مدير معهد هندسة البيانات المكثفة والعلوم (IDIES) في جامعة جونز هوبكنز.

& # 8220 هذه المنصة لديها القدرة على تحويل كيفية قيام أطباء الأورام بتقديم العلاج المناعي للسرطان ، & # 8221 يقول درو باردول ، دكتوراه في الطب ، دكتوراه ، مدير بلومبرج

معهد كيميل للعلاج المناعي للسرطان. & # 8220 على مدار الأربعين عامًا الماضية ، قام تحليل أمراض السرطان بفحص علامة واحدة في كل مرة ، مما يوفر معلومات محدودة. بالاستفادة من التكنولوجيا الجديدة ، بما في ذلك الأجهزة لتصوير ما يصل إلى 12 علامة في وقت واحد ، توفر خوارزميات التصوير AstroPath 1000 ضعف محتوى المعلومات من خزعة واحدة مما هو متاح حاليًا من خلال علم الأمراض الروتيني. يسهل هذا العلاج المناعي الدقيق للسرطان - تحديد السمات الفريدة لكل مريض سرطان # 8217s للتنبؤ بمن سيستجيب للعلاج المناعي ، مثل مضاد PD-1 ، ومن لن يستجيب. من خلال القيام بذلك ، فإنه يعمل أيضًا على تطوير علم الأمراض التشخيصي من مقياس أحادي إلى فحوصات متعددة العوامل. & # 8221

سينشر البحث في 11 يونيو 2021 في المجلة علم.

أساس منصة AstroPath هو تقنيات تحليل الصور التي أنشأت قاعدة البيانات لمسح Sloan الرقمي للسماء ، وهي خريطة رقمية كبيرة للكون صممها عالم الفيزياء الفلكية Szalay ، أستاذ الفيزياء والفلك وعلوم الكمبيوتر بجامعة جونز هوبكنز. مسح السماء & # 8220 مخيط & # 8221 معًا ملايين الصور التلسكوبية لمليارات الأجرام السماوية ، كل منها يعبر عن توقيعات مميزة - تمامًا مثل العلامات الفلورية المختلفة على الأجسام المضادة المستخدمة لتلطيخ خزعات الورم. باستخدام جهاز كمبيوتر كبير ومخصص لمعالجة تريليونات من وحدات البكسل من بيانات التصوير ، يتم تخزين مواقع هذه الكائنات وخصائصها على قاعدة بيانات كبيرة مفتوحة. تُستخدم قاعدة البيانات هذه لتحديد الخصائص الطيفية والترتيب المكاني للنجوم والكوازارات والسدم والمجرات في الكون.

تمامًا مثل مسح سلون الذي يرسم الكون على نطاق فلكي ، يعمل تاوب ، مدير أمراض الجلد في قسم الأمراض الجلدية في كلية الطب بجامعة جونز هوبكنز ، مع سزالاي لرسم خريطة للورم والخلايا المناعية على نطاق مجهري.

يستخدم AstroPath تقنية التألق المناعي المتعدد (mIF) من Akoya Biosciences - والتي تميز كل بروتين مهم بجزيئات الفلورسنت ذات الألوان المختلفة - لتحديد الخصائص الخلوية والجزيئية العديدة للبيئة الدقيقة للورم (TME). تحلل خوارزميات رسم الخرائط للأجرام السماوية AstroPath & # 8217s مجموعات البيانات الضخمة لملايين الخلايا التي ينتجها تصوير mIF و & # 8220stitch & # 8221 معًا صورة فلورية متعددة & # 8220 حقول. & # 8221 يؤدي هذا إلى إنشاء خريطة بصرية ثنائية الأبعاد ومتعددة الألوان لـ TME عبر قسم نسيج كامل مركب على شريحة مجهرية بدقة خلية واحدة ، ويتيح للباحثين الحصول على عرض تفصيلي لكيفية ومكان تفاعل الخلايا السرطانية مع الأنسجة المحيطة ، بما في ذلك الجهاز المناعي. إنه يجعل من الممكن التكبير والتصغير لرؤية السمات المكانية للخلايا الفردية بالإضافة إلى مجموعات التعبير عن العلامات المختلفة بواسطة الخلايا الفردية ، وأخيراً ، شدة التعبير عن تلك العلامات.

& # 8220 الترتيبات المكانية لأنواع مختلفة من الخلايا داخل الأورام مهمة ، & # 8221 يقول تاوب. & # 8220 الخلايا تعطي بعضها البعض إشارات go / no-go استنادًا إلى جهات الاتصال المباشرة بالإضافة إلى العوامل المخفية محليًا. إن قياس التقريب بين الخلايا التي تعبر عن بروتينات معينة لديه القدرة على الكشف عما إذا كانت هذه التفاعلات الجغرافية من المحتمل أن تحدث وماهية التفاعلات التي قد تكون مسؤولة عن تثبيط الخلايا المناعية من قتل الورم. & # 8221

& # 8220 في علم الفلك غالبًا ما نسأل ، & # 8216 ما هو احتمال أن المجرات قريبة من بعضها البعض؟ & # 8221 Szalay يقول. & # 8220 نطبق نفس النهج على السرطان - بالنظر إلى العلاقات المكانية في البيئة المكروية للورم. إنها & # 8217s نفس المشكلة على نطاق مختلف إلى حد كبير. & # 8221

في الدراسة الحالية ، استخدم الباحثون منصة AstroPath لتوصيف تعبير PD-1 و PD-L1 على الخلايا السرطانية والخلايا المناعية في عينات الورم من مرضى سرطان الجلد المتقدم الذين تلقوا بعد ذلك العلاج المناعي المضاد لـ PD-1. لقد تصوروا أيضًا ثلاثة بروتينات إضافية يتم التعبير عنها بواسطة أنواع مختلفة من الخلايا المناعية - CD8 و CD163 و FOXP3 - وأخيرًا علامة لخلايا الورم نفسها ، Sox10 / S100.

وجد الفريق أن نمطًا معينًا وشدة التعبير عن هذه العلامات على خلايا معينة في الورم يمكن أن يتنبأ بقوة بالمرضى الذين سيستجيبون ويعيشون بعد العلاج المضاد لـ PD-1.

& # 8220 البيانات الكبيرة تغير العلم. هناك تطبيقات في كل مكان ، من علم الفلك إلى علم الجينوم إلى علم المحيطات ، & # 8221 Szalay يقول. & # 8220 الاكتشاف العلمي كثيف البيانات هو نموذج جديد. التحدي التقني الذي نواجهه هو كيفية الحصول على نتائج متسقة وقابلة للتكرار عند جمع البيانات على نطاق واسع؟ AstroPath هي خطوة نحو إنشاء معيار عالمي. & # 8221

& # 8220 هناك خطوات مهمة تالية. نحن بحاجة إلى دراسات متعددة المؤسسات تظهر أن هذه الاختبارات يمكن توحيدها ، تليها تجربة سريرية مستقبلية تجلب إمكانات تشخيصية من الجيل التالي لـ AstroPath & # 8217s لرعاية المرضى ، & # 8221 يقول Taube. بالإضافة إلى تطوير التشخيصات المصاحبة الجديدة ، يتضمن الهدف طويل المدى للفريق & # 8217s بناء أطلس مفتوح المصدر لخرائط المناعة الورمية ، على غرار المعهد الوطني للسرطان & # 8217s أطلس جينوم السرطان.

“The application of advanced mapping techniques from astronomy has the potential to identify predictive biomarkers that will help physicians design precise immunotherapy treatments for individual cancer patients,” says Michele Cleary, Chief Executive Officer, The Mark Foundation for Cancer Research. “These early results are exciting and validate the approach, and we at The Mark Foundation for Cancer Research are proud to support such pathbreaking science.”

Reference: “Analysis of multispectral imaging with the AstroPath platform informs efficacy of PD-1 blockade” by Sneha Berry, Nicolas A. Giraldo, Benjamin F. Green, Tricia R. Cottrell,§, Julie E. Stein, Elizabeth L. Engle, Haiying Xu, Aleksandra Ogurtsova, Charles Roberts, Daphne Wang, Peter Nguyen, Qingfeng Zhu, Sigfredo Soto-Diaz, Jose Loyola, Inbal B. Sander, Pok Fai Wong, Shlomit Jessel, Joshua Doyle, Danielle Signer, Richard Wilton, Jeffrey S. Roskes, Margaret Eminizer, Seyoun Park, Joel C. Sunshine, Elizabeth M. Jaffee, Alexander Baras, Angelo M. De Marzo, Suzanne L. Topalian, Harriet Kluger, Leslie Cope, Evan J. Lipson, Ludmila Danilova, Robert A. Anders, David L. Rimm, Drew M. Pardoll, Alexander S. Szalay and Janis M. Taube, 11 June 2021, علم.
DOI: 10.1126/science.aba2609

Others participating in the research include Sneha Berry, Benjamin F. Green, Elizabeth Engle, Haiying Xu, Aleksandra Ogurtsova, Seyoun Park, Elizabeth M. Jaffee, Leslie Cope, Evan J. Lipson, Ludmila Danilova, Robert A. Anders and Drew M. Pardoll of the Bloomberg

Kimmel Institute for Cancer Immunotherapy and the Mark Center for Advanced Genomics and Imaging at Johns Hopkins University Nicolas A. Giraldo, Tricia R. Cottrell, Julie E. Stein, Qingfeng Zhu, Alexander Baras, Angelo DeMarzo, Peter Nguyen, Charles Roberts, Daphne Wang, Sigfredo Soto-Diaz, Jose Loyola, Inbal B. Sander, Danielle Signer, Joel C. Sunshine and Suzanne L. Topalian, of the Kimmel Cancer Center and Bloomberg

Kimmel Institute for Cancer Immunotherapy, Johns Hopkins University School of Medicine Joshua Doyle, Richard Wilton, Jeffrey S. Roskes and Margaret Eminizer of the Institute for Data Intensive Engineering and Science at Johns Hopkins University and Pok Fai Wong, Shlomit Jessel, Harriet Kluger and David Rimm of the Yale School of Medicine.

The research was supported by funding from The Mark Foundation for Cancer Research the Bloomberg

Kimmel Institute for Cancer Immunotherapy, the Melanoma Research Alliance the Harry J. Lloyd Charitable Trust the Emerson Collective Moving for Melanoma of Delaware the Barney Family Foundation the Laverna Hahn Charitable Trust Bristol Myers Squibb Sidney Kimmel Cancer Center Core Grant P30 CA006973 National Cancer Institute R01 CA142779 National Institutes of Health T32 CA193145 and P50 CA062924.

Funding and materials for the study described in press release were partially provided by Bristol Myers Squibb. Equipment and reagents for the study described in this press release were partially provided by Akoya Biosciences. Drs. Janis Taube and Evan Lipson are consultants and advisory board members for Bristol Myers Squibb. Dr. Robert Anders is a consultant to Bristol Myers Squibb. Drs. Taube and Alexander Szalay are consultants to Akoya Biosciences. Drs. Taube and Szalay also serve on the advisory board of Akoya Biosciences and hold stock in Akoya Biosciences. There is a patent pending related to image processing of mIF/IHC images. These arrangements has been reviewed and approved by the Johns Hopkins University in accordance with its conflict of interest policies.

Additional funders: Laverna Hahn Charitable Trust Bristol Myers Squibb Sidney Kimmel Cancer Center National Cancer Institute National Institutes of Health


Technology to detect chemicals in fruit and vegetables

Credit: Dmitry Lisovsky

An ITMO Ph.D. student with her colleagues from Russia, Spain and Singapore has developed flexible sensing films based on silver nanoparticles that can be used to identify the presence of pesticide residue on the surface of agricultural produce in minutes. The research results were published in Nanoscale.

In order to create these sensors, scientists from ITMO, the Ioffe Institute, National University of Singapore and University of Rovira i Virgili combined melamine and a small amount of silver nitrate in a Petri dish with a small layer of agar gel. Silver nitrate is well-known in the medical field as an antibacterial agent and is used in photographic engineering as a component of developing agents. Even though the substance contains silver, it is relatively cheap and accessible.

Silver nitrate's reaction with the other components results in the formation of white crystal precipitation. When the Petri dish is exposed to light, the crystals decompose, forming silver nanoparticles, and the chemical reaction is complete. The resulting material is dried carefully, as at this stage, it's very easy to damage. Drying results in lightweight and flexible films, and the entire process takes about a day.

The film's operating principle is simple. A piece of it is applied to a fruit and wetted with alcohol in order to gather pesticide molecules on the film's surface and is then put into a spectrometer. The change in the optical response, the form and character of spectra in the graphs, indicates whether there is pesticide on the product surface or not.


Spectroscopy

Spectroscopy is the study of the absorption and emission of light and other radiation by matter. It involves the splitting of light (or more precisely electromagnetic radiation) into its constituent wavelengths (a spectrum), which is done in much the same way as a prism splits light into a rainbow of colours. In fact, old style spectroscopy was carried out using a prism and photographic plates.

Modern spectroscopy uses diffraction grating to disperse light, which is then projected onto CCDs (charge-coupled devices), similar to those used in digital cameras. The 2D spectra are easily extracted from this digital format and manipulated to produce 1D spectra that contain an impressive amount of useful data.

Recently, the definition of spectroscopy has been expanded to also include the study of the interactions between particles such as electrons, protons, and ions, as well as their interaction with other particles as a function of their collision energy.

How spectroscopy is used

Far from being a specialised, unique field, spectroscopy is integral to a variety of disciplines. While it provided a theoretical backing to early quantum research in radiation and atomic structure, it also has a staggering number of other applied uses magnetic resonance imaging (MRI) and X-ray machines utilise a form of radio-frequency spectroscopy, we measure the unique makeup and physical properties of distant astral bodies through their spectra and wavelength, and it’s even used to test doping in sports.

The different types of spectroscopy are distinguished by the type of radiative energy involved in the interaction. In many applications, the spectrum is determined by measuring changes in the intensity or frequency of this radiative energy. The types of spectroscopy can also be distinguished by the nature of the interaction between the energy and the material. Examples include:

Astronomical spectroscopy

This type of spectroscopy is chiefly concerned with the analysis of objects in space. From simple spectroscopic analysis of an astronomical object, we can measure the spectrum of electromagnetic radiation and determine its wavelength. This can tell us about the object’s chemical composition (as a factor of their spectra and mass), temperature, distance and speed (using a function of their wavelength and the speed of light).

Absorption spectroscopy

Absorption spectroscopy involves the use of spectroscopic techniques that measure the absorption of radiation in matter. We can determine the atomic makeup of a sample by testing for the absorption of specific elements across the electromagnetic spectrum.

Biomedical spectroscopy

Biomedical spectroscopy is a type of spectroscopy that’s used in biomedical science. For example, magnetic resonance spectroscopy (a specialised technique associated with magnetic resonance imaging) is often used to diagnose and study chemical changes in the brain that can cause anything from depression to physical tumours, as well as analyse the metabolic structure of muscle. This works by mapping a spectrum of wavelengths in the brain that correspond to the known spectrum, and carefully analysing patterns and aberrations in those patterns.

Energy-dispersive X-ray spectroscopy

Energy dispersive X-ray spectroscopy (otherwise known as EDS/EDX) is used for the identification and quantification of elements found in a sample. This technique is used by the Phenom ProX Desktop SEM. It can also be used in conjunction with Transmission Electron Microscopy (TEM) and Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM) to create spatially-resolved elemental analysis in areas as small as a few nanometres in diameter.


Geology helps astronomers find habitable planets

Astronomers have identified more than 4,000, and counting, confirmed exoplanets -- planets orbiting stars other than the sun -- but only a fraction have the potential to sustain life.

Now, new research from UBC's Okanagan campus is using the geology of early planet formation to help identify those that may be capable of supporting life.

"The discovery of any planet is pretty exciting, but almost everyone wants to know if there are smaller Earth-like planets with iron cores," says Dr. Brendan Dyck, assistant professor of geology in the Irving K. Barber Faculty of Science and lead author on the study.

"We typically hope to find these planets in the so-called 'goldilocks' or habitable zone, where they are the right distance from their stars to support liquid water on their surfaces."

Dr. Dyck says that while locating planets in the habitable zone is a great way to sort through the thousands of candidate planets, it's not quite enough to say whether that planet is truly habitable.

"Just because a rocky planet can have liquid water doesn't mean it does," he explains. "Take a look right in our own solar system. Mars is also within the habitable zone and although it once supported liquid water, it has long since dried up."

That, according to Dr. Dyck, is where geology and the formation of these rocky planets may play a key role in narrowing down the search. His research was recently published in the Astrophysical Journal Letters.

"Our findings show that if we know the amount of iron present in a planet's mantle, we can predict how thick its crust will be and, in turn, whether liquid water and an atmosphere may be present," he says. "It's a more precise way of identifying potential new Earth-like worlds than relying on their position in the habitable zone alone."

Dr. Dyck explains that within any given planetary system, the smaller rocky planets all have one thing in common -- they all have the same proportion of iron as the star they orbit. What differentiates them, he says, is how much of that iron is contained in the mantle versus the core.

"As the planet forms, those with a larger core will form thinner crusts, whereas those with smaller cores form thicker iron-rich crusts like Mars."

The thickness of the planetary crust will then dictate whether the planet can support plate tectonics and how much water and atmosphere may be present, key ingredients for life as we know it.

"While a planet's orbit may lie within the habitable zone, its early formation history might ultimately render it inhabitable," says Dr. Dyck. "The good news is that with a foundation in geology, we can work out whether a planet will support surface water before planning future space missions."

Later this year, in a joint project with NASA, the Canadian Space Agency and the European Space Agency, the James Webb Space Telescope (JWST) will launch. Dr. Dyck describes this as the golden opportunity to put his findings to good use.

"One of the goals of the JWST is to investigate the chemical properties of extra-solar planetary systems," says Dr. Dyck. "It will be able to measure the amount of iron present in these alien worlds and give us a good idea of what their surfaces may look like and may even offer a hint as to whether they're home to life."

"We're on the brink of making huge strides in better understanding the countless planets around us and in discovering how unique the Earth may or may not be. It may still be some time before we know whether any of these strange new worlds contain new life or even new civilizations, but it's an exciting time to be part of that exploration."


شاهد الفيديو: فيزياء سنة اولى ثانوي:التركيز الموليالتركيز الكتليعملية التمديد (يونيو 2022).


تعليقات:

  1. Kein

    أنا آسف ، لكن في رأيي أنت مخطئ. أنا متأكد. اكتب لي في PM.

  2. Aoidh

    شيء

  3. Bakazahn

    لم اسمع هذا

  4. Kejas

    إنها رسالة رائعة ومفيدة للغاية

  5. Tagore

    اين يتدحرج العالم

  6. Carel

    يتفقون معك تماما. إنها فكرة ممتازة. أنا أدعمك.

  7. Pekar

    هذه الشرطية ، لا أكثر ، لا أقل

  8. Lance

    لقد زرت الفكرة الممتازة



اكتب رسالة