Onderzoekers gebruikten laboratoriumexperimenten om chemische stappen terug te winnen die leidden tot de vorming van complexe koolwaterstoffen in de ruimte. Een recente analyse van het Lawrence Berkeley Lab probeerde de aanwezigheid van pyreen (een chemische verbinding bekend als polycyclische aromatische koolwaterstof) in sommige meteorieten te verklaren.
Wetenschappers geloven dat sommige van de eerste koolstofstructuren evolutie in de ruimte ondergingen. Beginnend met eenvoudige gassen, kunnen eendimensionale en tweedimensionale structuren worden gecreëerd. Pyrene leidt tot tweedimensionaal grafeen, gevolgd door grafiet en de evolutie van complexere chemie.
De moleculaire structuur van pyreen wordt weergegeven door 16 koolstofatomen en 10 waterstofatomen. Het bleek dat dezelfde thermische processen die leiden tot de vorming van pyreen ook worden uitgevoerd in verbrandingsprocessen in automotoren, waardoor roetdeeltjes verschijnen.
De laatste studie is gebaseerd op eerdere werken, waar ze koolwaterstoffen met kleinere moleculaire ringen, waargenomen in de ruimte, analyseerden. Toen ze voor het eerst werden opgemerkt, was het niet duidelijk hoe ze verschenen. Deze vraag dwong astronomen en chemici hun krachten te bundelen om te begrijpen hoe de chemische precursoren van het leven in de ruimte werden gevormd. Pyrene behoort tot de familie van polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAK's), die ongeveer 20% van alle galactische koolstof uitmaken. PAK's zijn organische moleculen bestaande uit een reeks gefuseerde moleculaire ringen.
Wetenschappers hebben chemische reacties onderzocht die verband houden met de combinatie van een complex koolwaterstofradicaal 4-phenanthreen, waarvan de moleculaire structuur een reeks van 3 ringen omvat en 14 koolstofatomen en 9 waterstofatomen met acetyleen bevat.
Het gasmengsel werd in de microreactor gebracht, die het monster tot hoge temperaturen verwarmde om stellaire omstandigheden te simuleren. Het apparaat genereert lichtstralen van IR tot röntgenstralen. Het mengsel kwam uit door een klein mondstuk met supersonische snelheden, waardoor het mogelijk was om de actieve chemie in de verwarmde cel te stoppen. Het team richtte vervolgens een straal vacuüm UV-licht van de synchrotron naar het verwarmde gasmengsel.
De detector van de geladen deeltjes mat de verschillende aankomsttijden van de deeltjes gevormd na ionisatie. Ze bevatten de controlehandtekeningen van de oudermoleculen. Experimentele metingen en theoretische berekeningen lieten ons toe om de tussenliggende chemische stappen te zien en de creatie van pyreen te bevestigen. In toekomstige studies zijn ze van plan methoden te bestuderen voor de vorming van grotere ringvormige moleculen met dezelfde techniek.
