জীবনের ফসফরাস, জন্ম তারাদের মাঝে
মহাবিশ্বে ফসফরাস দুষ্প্রাপ্য। সূর্যের বায়ুমণ্ডলে প্রতি ১ কোটি হাইড্রোজেন পরমাণুর বিপরীতে প্রায় ৩টি ফসফরাস পরমাণু আছে — সালফার পরমাণুর চেয়ে মোটামুটি একশো গুণ কম। তবু জীবন এটি ছাড়া চলতে পারে না: ফসফেট অপরিহার্য বংশগত তথ্যের বাহক ডিএনএ ও আরএনএ-র জন্য, এটিপি-র জন্য এবং ফসফোলিপিডের জন্য।
জীবনের প্রথম রসায়নের কাছে ফসফরাস কীভাবে সহজলভ্য হলো, তা এখনো একটি খোলা প্রশ্ন। লেখকদের উদ্ধৃত একটি সূত্র: গ্রহাণু রিউগু থেকে ফিরিয়ে আনা নমুনায় অস্বাভাবিক ফসফরাস-সমৃদ্ধ কণা পাওয়া গেছে, যা অন্য উল্কাপিণ্ডের কণার মতো নয় — ইঙ্গিত যে মহাকাশের পাথর হয়তো তরুণ পৃথিবীতে ফসফরাস পৌঁছে দিয়েছিল।
অণুর একটি ছোট তালিকা
বেতার-জ্যোতির্বিদেরা আন্তঃনাক্ষত্রিক মহাকাশে সালফারযুক্ত ৪০টিরও বেশি অণু শনাক্ত করেছেন। ফসফরাসকে কার্বনের সঙ্গে বাঁধা অণুর তালিকা থেমে যায় তিনটিতে: CP, CCP ও HCP, সবগুলোই পাওয়া গেছে বুড়ো, কার্বন-সমৃদ্ধ তারাদের আবরণে, সঙ্গে একটি অনিশ্চিত শনাক্তকরণ। রসায়নবিদেরা আরও অনেক জটিল সম্ভাব্য অণুর প্রস্তাব দিয়েছেন, কিন্তু সেগুলো কীভাবে তৈরি ও ধ্বংস হয়, তা সামান্যই জানা।
গ্যাসের বিক্ষিপ্ত মেঘে ফসফরাস থাকে মূলত একটি ধনাত্মক আয়ন হিসেবে, P⁺। একটি বিক্রিয়া বিশেষভাবে সম্ভাবনাময় মনে হচ্ছিল: P⁺-এর সঙ্গে অ্যাসিটিলিনের (C₂H₂) সাক্ষাৎ, যা কার্বনের একটি সাধারণ অণু। এর একমাত্র পরিমাপ ১৯৮৯–১৯৯০ সালের, ঘরের তাপমাত্রায়, আর জ্যোতিঃরসায়নের ডেটাবেসগুলো সোজাসুজি ধরে নেয় সব তাপমাত্রায় একই হার। অন্যদিকে, ২০১২ সালের একটি হিসাব দশ গুণ কম হারের পূর্বাভাস দিয়েছিল। কোথাও হিসাব মিলছিল না।
SOLEIL-এ আয়ন আর অ্যাসিটিলিনের সাক্ষাৎ
মাত্তেও মিকিয়েলান, দানিয়েলা আসেনৎসি (ত্রেন্তো বিশ্ববিদ্যালয়, ইতালি), আলেক্সান্দ্র জাঁশে (CSIC, মাদ্রিদ) এবং ফ্রান্স, স্পেন ও চেকিয়ার সহকর্মীরা গবেষণাগারে ফিরে গেছেন। প্যারিসের কাছে SOLEIL সিনক্রোট্রনে তাঁরা অতিবেগুনি আলো দিয়ে ফসফরাস ট্রাইক্লোরাইড অণু ভেঙে ফসফরাস আয়ন তৈরি করেন, শক্তি সাবধানে বেছে নিয়ে, যাতে কেবল সর্বনিম্ন-শক্তি অবস্থার আয়ন তৈরি হয় — এই বাছাই তাঁরা আলাদা একটি পরীক্ষা-বিক্রিয়া দিয়ে যাচাই করেছেন।
তারপর তাঁরা আয়নগুলোকে খুব কম চাপে অ্যাসিটিলিনভরা একটি কক্ষের মধ্য দিয়ে চালান, যাতে প্রতিটি আয়ন বড়জোর একবার ধাক্কা খায়, এবং ০.১ থেকে ১০ ইলেকট্রনভোল্ট সংঘর্ষ-শক্তিতে ভর-বর্ণালিমাপক দিয়ে উৎপাদগুলো গোনেন। কোয়ান্টাম রসায়নের হিসাব আর দুই সঙ্গী একে অপরকে কীভাবে আকর্ষণ করে তার একটি উন্নত মডেল ছবিটি সম্পূর্ণ করেছে।
একটি উৎপাদের আধিপত্য
কম শক্তিতে:
- ৯৯% বিক্রিয়ায় তৈরি হয় আয়ন HCCP⁺ আর একটি হাইড্রোজেন পরমাণু;
- ১% বিক্রিয়ায় তৈরি হয় CCP⁺ আর একটি হাইড্রোজেন অণু — ২০১২ সালের হিসাবের পূর্বাভাসের দশ গুণ।
স্বাভাবিক চৌম্বক “স্পিন” অবস্থার আয়নের জন্য CCP⁺-এর পথটি খোলা থাকারই কথা নয়। এর উপস্থিতি দেখায়, সংঘর্ষরত জোড়াটি সাক্ষাতের সময় তার স্পিন উল্টে দিতে পারে, যে প্রক্রিয়াকে বলে আন্তঃব্যবস্থা অতিক্রমণ (intersystem crossing)। লেখকেরা এর ব্যাখ্যা দেন দুর্বলভাবে বাঁধা জটিল যৌগ দিয়ে, যা উল্টানোর জন্য যথেষ্ট সময় টিকে থাকে — কম শক্তিতে আরও বেশি।
১৯৮৯–১৯৯০-এ জানানো তৃতীয় একটি উৎপাদ, একটি যুক্ত অণু, কখনো দেখা দেয়নি। দলটি একে পুরোনো কৌশলের উচ্চতর চাপের ফল বলে মনে করে, এবং মহাকাশে এটি আশা করে না।
ঠান্ডায় দ্রুততর
তাঁদের পরিমাপকে ১০ থেকে ৫,০০০ কেলভিন পর্যন্ত বিক্রিয়া-হারে রূপান্তর করে তাঁরা ঘরের তাপমাত্রায় পান প্রতি সেকেন্ডে ১.১ × ১০⁻⁹ সেমি³ — পুরোনো মানের কাছাকাছি — কিন্তু এমন এক হার, যা তাপমাত্রা কমলে বাড়ে, ১০ কেলভিনে পৌঁছায় ১.৩ × ১০⁻⁹-এ, এতদিন ব্যবহৃত স্থির মানের বদলে। কারণ: অ্যাসিটিলিনের লম্বাটে বৈদ্যুতিক আধান-বণ্টন আয়নকে প্রমিত মডেলের ধারণার চেয়ে জোরে টানে। তাঁরা জ্যোতিঃরসায়নের ডেটাবেসে সরাসরি বসানোর উপযোগী সূত্র দিয়েছেন।
এক বুড়ো কার্বন-তারার চারপাশে
দলটি বিক্রিয়াটিকে যোগ করেছে IRC +10216-এর একটি রাসায়নিক মডেলে, যা একটি বিবর্তিত, কার্বন-সমৃদ্ধ তারা, এমন এক আবরণে ঘেরা যেখানে কয়েকটি ফসফরাস-অণু শনাক্ত হয়েছে। ফসফরাস আয়ন থাকে মূলত বাইরের স্তরে, অ্যাসিটিলিন ভেতরের স্তরে, কিন্তু তারা থেকে প্রায় ৩ × ১০¹⁶ সেন্টিমিটার দূরে দুটি একে অপরের ওপর পড়ে। সেখানে বিক্রিয়াটি হয়ে ওঠে ফসফরাসযুক্ত আয়নের প্রধান প্রবেশদ্বার এবং HCCP⁺-এর প্রধান উৎস। আন্তঃনাক্ষত্রিক মেঘে HCCP⁺ একটি ইলেকট্রন ধরলে তারপর তৈরি হতে পারে CP ও CCP — আগেই দেখা তিনটি অণুর দুটি।
মডেলটি HCCP⁺ ও CCP⁺-এর তুলনীয় পরিমাণের পূর্বাভাস দেয়। তা যাচাই করতে টেলিস্কোপকে এগুলো খুঁজে পেতে হবে — এবং তার আগে গবেষণাগারে এদের বেতার-চিহ্ন মাপতে হবে, যা লেখকদের জানামতে কখনো মাপা হয়নি।