Lendületben az asztrokémia

A kémiát ritkán párosítják csillagászattal, gyakrabban találkozunk például biológiával. Mi adta az indíttatást Önnek, hogy az előbbit válasza?

A középiskolában engem is a biokémia érdekelt leginkább. Aztán a Nemzetközi Kémiai Diákolimpia felkészítőjén tetszett meg a molekula-spektroszkópia. Szakdolgozatomat is ilyen vizsgálatokból írtam. Ezután Angliában majd az USÁ-ban folytattam ilyen kutatásokat. Olyan molekulákat, reaktív gyököket is vizsgáltunk, melyek a légkörkémiában játszanak szerepet. Nemrégiben, Fulbright ösztöndíjasként egy hawaii laborban dolgoztam, ahol kifejezetten olyan molekulák keletkezését, spektrumvonalait vizsgáltuk, amik a csillagászok számára érdekesek. A csillagász megméri a színképet, de valahogy azonosítani is kell, hogy miből erednek a vonalak. Ehhez kell a kémikus.

Erről szól az önök Lendület programja?

Itthon is hasonló vizsgálatokat fogunk végezni, de szeretnénk újat, egyedit is tenni ezekhez a vizsgálatokhoz. A munkát annak a műszernek az építésével kezdjük, amivel kismolekulákból néhány kelvin hőmérsékletű jeget tudunk tisztán kifagyasztani, besugározni és spektroszkópiai módszerekkel analizálni, hogy megnézzük, milyen molekulák keletkeznek. A kísérlet a kozmikus sugárzás hatására, egy molekulafelhőben vagy egy bolygó légkörében található jégszemcsék felületén végbemenő reakciókat modellezi. Ha a kozmikus jégszemcsék egy csillag sugárzásának hatására melegedni kezdenek, akkor a jég felületéről molekulák szabadulnak ki. A gázfázisú molekulákról távcsövek segítségével színképet lehet felvenni, így ezek egyértelműen azonosíthatók, feltéve, ha a laboratóriumi mérésekből ismerjük az adott molekula színképét. A spektroszkópia nagy előnye, hogy nagyon távoli objektumokról is tudunk információt szerezni.

4 K-es mérőfej a Keck Asztrokémiai laboratóriumban (Hawaii Egyetem)

A mi programunkban Naprendszeren belüli égitestek is szerepelnek. Egyrészt vizsgálni fogjuk a Jupiter felhőzetének molekuláris összetételét. A cél az, hogy a jelenlegi ismereteket és feltételezéseket meghaladva alaposabban megértsük, milyen kémiai folyamatok zajlanak a felhősávokban, milyen molekulák adják a különböző színeket. Itt a kén-, a foszfor- és a nitrogénvegyületek szerepe nagyon érdekes a kémikus szempontjából. A másik fontos kutatás a transzneptun objektumokkal kapcsolatos, ahol a nitrogén, az ammónia, a víz, a szén-monoxid és a metán játszik fontos szerepet. Ezen a területen együttműködünk Kiss Csabával az MTA CSFK Konkoly Csillagvizsgáló munkatársával.

A Neptunuszon túli égitestekről még keveset tudunk, úgyhogy valóban izgalmas új kutatási témáról van szó. De a Jupiter hogy került a képbe?

Egy kémikus számára az egyik legérdekesebb objektum a Naprendszerben. Sok érdekes szervetlen kémiai folyamat zajlik, például a már említett színes felhőcsíkokban. Ammónium-hidrogénszulfid, különböző hosszúságú hidrogénezett foszforláncok, polikénhidrogének, valamint az ezek keletkezéséhez vezető és az ezek között végbemenő folyamatokról van szó. Ami még nagyobb kihívás, hogy a Naprendszertől távoli molekulafelhőben milyen folyamatok mennek végbe. Ezek biztosan többek fantáziáját megmozgatják.

Az enyémet is, ha szabad közbe vetnem. Ezért is kérdezem, van-e esély arra, hogy a kutatások során a biokémia és az asztrokémia találkozni fog?

Amit most másik kutatási vonalként csinálunk, az kis biomolekulák, aminosavak, nagyon egyszerű peptidek térszerkezeteinek vizsgálata speciális molekulaspektroszkópiát használva. Tehát összeér a kettő. Hogy egy aminosav mennyire stabil, az rendkívül érdekes kérdés. Gondoljunk csak a glicinre, ami a legkisebb aminosav. Máig vitatott, hogy sikerült-e azonosítani molekulafelhőkben. 2003-ban jelent meg egy közlemény, amelyben a Nyilas csillagkép egy – tőlünk 390 fényévnyire található – molekulafelhőjének mikrohullámú színképvonalait a glicinhez rendelték. Ezután megjelent egy cáfolat, majd megint próbálták ezt bizonyítani. Mi is tervezünk ezzel kapcsolatos vizsgálatokat. Többek között tanulmányozni fogjuk, hogy ionizáló sugárzásnak kitett aminosavak mennyire stabilisak például a Mars jegére jellemző körülmények között.

Ezek alapján fel lehet ismerni akár életnyomokat is?

A biomolekulák azonosítása rendkívül nehéz. Lehet tudni, hogy a Földön kívül is végbemennek szerves molekulákat, aminosavakat létrehozó reakciók. Volt már közvetlen mérés üstökösön, de például a Murchinson meteoritban is detektáltak aminosavakat. Egy másik, de ide sorolható kérdés, hogy miért jobbkezesek az aminosavak a Földön. Erre ma még nincs válasz. Ezzel kapcsolatban is van ötletünk olyan kísérletre, ami rendkívül nehéz, de érdemes megpróbálni.

A kutatásvezető laborja az Eötvös Loránd Tudományegyetemen, a jelenlegi műszerek egy részével

Mit szeretnének elérni a program végére, illetve megmarad a lendület utána is?

Több műszert is tervezünk, de az egész központjában egy elég egyedi és a legnagyobb költséget jelentő berendezés áll. Azt tervezzük, hogy egy év múlva kész lesz, és másfél éven belül egyedi trükköket is tud majd, amiket máshol nem csinálnak. Harmadik év végére szeretném, hogy a csoportunk Európán belül egy jól látható asztrokémiai pont legyen. A laboratóriumi asztrokémia egy viszonylag új terület, amivel a világon nagyjából 15-20 csoport foglalkozik. Ezek közé a nagyon aktív csoportok közé szeretnénk kerülni. A régi témáimat is szeretném meghagyni, de az asztrokémia lesz a fő irány. Az Európai Kutatási Tanács pályázata lehet a következő lépés, illetve nagyobb európai projektekben is szeretnénk részt venni.

Kikből áll a kutatócsoport?

Alapvetően kémikusokból, fizikusokból, csillagászokból, esetleg földtudományokkal foglalkozókból áll majd össze; számítunk hallgatókra és doktoranduszokra is. Ami még fontos, hogy a készülék, amit építünk, nem csak asztrokémiai kutatásokra lesz alkalmas. A molekulafizika alapjelenségeit, kvantumos jelenségeket, alagúthatást, molekulán belüli energiaáramlásokat, molekuláris távkapcsolást is lehet és szeretnénk is ezzel vizsgálni. Ilyen vizsgálatokat most is végzünk, de az új készülékkel sokkal precízebben lehet majd végrehajtani ezeket a méréseket. Mindegyik területen, illetve kisebb biomolekulák vizsgálatában is vannak külföldi együttműködéseink Tajvanon, Hawaii-on, Svájcban, Franciaországban, Portugáliában működő intézetekkel.

A programunknak van egy másik célja is. Nagyon remélem, hogy nem csak egy világszínvonalú labort tudunk építeni, hanem hallgatókat, diákokat, fiatal munkatársakat is vonzunk ezzel, és olyan hírértéke lesz, hogy jelentősen növelni tudjuk a csoport méretét. Pár évvel ezelőtt 8-10 diákkal dolgoztam, és sokan közülük a legjobb szakfolyóiratokban közölték MSc-s kutatásiakat. Rögtön utána tárt karokkal fogadták őket német, angol, holland doktori iskolákban. Bízom benne, hogy a Lendület csoportnak megtartó és visszahívó ereje is lesz. Ez lenne a legfontosabb!

Forrás: Élet és Tudomány