ANGANI, MOLEKULI ISIYO THABITI HUSHINDA

Molekuli nyingi zinazopatikana angani zimejengwa kutokana na elementi nne tu: hidrojeni, kaboni, naitrojeni na oksijeni — matofali ya kemia ya kikaboni na ya kabla ya uhai (prebiotic). Zikipangwa kwa namna sahihi, zinaweza kuunda kifungo cha peptidi, –C(=O)–N(–H)–, kinachounganisha asidi amino kuwa protini. Waandishi wanaliona kundi la isosianati (isocyanate group), –N=C=O, kuwa muundo wake mdogo wa msingi: mnyororo uleule wa N–C–O. Kati ya molekuli zaidi ya 350 zilizotambuliwa kati ya nyota, ni tano tu zilizokuwa nalo, ikiwemo asidi isosianiki, HNCO.

Njia mbili za kuongeza protoni

Asidi isosianiki inaweza kupokea protoni ya ziada mahali pawili. Kwenye naitrojeni, inakuwa H₂NCO⁺, mpangilio ulio thabiti zaidi, ambao tayari umegunduliwa angani. Kwenye oksijeni, inakuwa HNCOH⁺, isoma (isomer) — atomi zilezile, mpangilio tofauti — iliyo juu zaidi kwa nishati, kwa kilokalori 18 kwa mole — nishati inayobebwa na gesi yenye takriban kelvini 9,000, mbali sana juu ya takriban kelvini 100 za wingu.

Nadharia na maabara viliashiria kwamba umbo hilo la pili halipaswi kuwa adimu. Ukokotozi wa hivi karibuni wa mmenyuko kati ya ioni H₃⁺ na HNCO, unaodhaniwa kuwa mojawapo ya njia kuu ambazo ioni hizi huundwa, uligundua kwamba hutoa HNCOH⁺ takriban 80% ya nyakati. Katika jaribio la maabara, HNCOH⁺ ilikuwa nyingi mara mbili kuliko H₂NCO⁺. Na ikishaundwa, HNCOH⁺ haiwezi kwa urahisi kugeuka kuwa pacha wake thabiti: kizuizi cha nishati ya juu kinazuia njia. Hata hivyo, hakuna aliyewahi kuiona angani.

Wingu linalotikiswa na migongano

Marta Rey-Montejo, wa Centro de Astrobiología ya Uhispania, na wenzake nchini Uhispania, Ujerumani, Japani, Marekani na Chile walitazama kuelekea G+0.693-0.027, wingu la molekuli karibu na kitovu cha Njia ya Maziwa. Mishtuko ya kiwango kikubwa, huenda kutokana na mgongano kati ya mawingu, hung’oa maada kutoka kwenye magamba ya barafu na viini vya chembe za vumbi na kuiachilia ndani ya gesi. Hilo linalifanya wingu hili kuwa mojawapo ya maeneo yenye mavuno mengi zaidi ya kugundua molekuli mpya.

Walitumia uchunguzi wa kina mno wa wingu hilo uliofanywa na darubini tatu za redio — sahani za Yebes ya mita 40, IRAM ya mita 30 na APEX — ukihusisha karibu GHz 150 za masafa kati ya GHz 31 na 275.

Mistari saba, molekuli moja

Molekuli inayozunguka angani hutoa mionzi katika ngazi ya masafa ya redio yaliyo sahihi kabisa, na kila masafa hujitokeza kama kilele chembamba — mstari wa spektra. Ni vidato viwili vya chini kabisa vya HNCOH⁺ tu vilivyokuwa vimepimwa maabarani, kwa hiyo timu ilikadiria vilivyobaki kwa kuendeleza mwelekeo (extrapolation). Vidato vinane viliangukia ndani ya uchunguzi; saba viliweza kuchambuliwa, cha nane kikiwa chini ya mstari wa angahewa ya Dunia.

Vyote vililingana. Ulinganisho unatoa msongamano wa safu (column density) wa molekuli 9.9 × 10¹² kwa sentimita ya mraba kando ya mstari wa kuona, wingi wa takriban 7.3 × 10⁻¹¹ ukilinganisha na hidrojeni ya molekuli, na halijoto ya takriban kelvini 24 kwa mzunguko wa molekuli. Mingi ya mistari hii haikuwa imewahi kupimwa katika maabara yoyote; kutokana nayo, timu ilipata thamani ya kwanza ya jinsi molekuli inayozunguka inavyonyooka, ikikubaliana kwa karibu na ukokotozi wa kemia ya kikwantamu.

Mistari saba ya mzunguko ya HNCOH⁺ kuelekea G+0.693: spektra iliyoonekana (kijivu), ulinganisho wa HNCOH⁺ (nyekundu), molekuli zote zinazojulikana (bluu). Muundo wa molekuli umeonyeshwa chini kulia. — Kielelezo 1, Rey-Montejo et al. (2026), arXiv:2610.39654.

Pacha asiye thabiti hushinda

Kwa data mpya zaidi, timu pia ilimpima upya pacha thabiti, H₂NCO⁺: 2.6 × 10¹² kwa sentimita ya mraba. Hilo linaifanya HNCOH⁺ kuwa nyingi mara 3.8 zaidi.

Kama aina hizo mbili zingejipanga tu kulingana na nishati zao, katika halijoto ya wingu ya takriban kelvini 70 hadi 140, HNCOH⁺ ingekuwa adimu zaidi ya H₂NCO⁺ kwa zaidi ya ngazi 20 za ukubwa (orders of magnitude). Badala yake, wingi wake unaakisi jinsi inavyoundwa: mmenyuko unaounda ioni hizi unapendelea umbo lisilo thabiti sana. Waandishi wanabainisha kwamba familia nyingine za isoma angani zinaonyesha mtindo uleule, huku maumbo yenye nishati ya juu yakiwa ya kawaida kama wenzao thabiti. Ioni hizo mbili pia zinatofautiana kwa kasi ya kuzunguka: HNCOH⁺ inaonekana yenye joto zaidi kuliko H₂NCO⁺ (takriban kelvini 24 dhidi ya 9, ilhali gesi yenyewe iko kwenye takriban kelvini 70 hadi 140). Sababu inayowezekana, kwa mujibu wa waandishi: HNCOH⁺ ina upolari mdogo zaidi, hivyo haitoi kwa urahisi nishati yake ya mzunguko kama mawimbi ya redio, na migongano na gesi huifanya iendelee kuzunguka kwa kasi zaidi.

Molekuli sita, na hesabu inaendelea

HNCOH⁺ ni molekuli ya sita iliyopatikana angani yenye kundi la isosianati. Waandishi wanatoa wito wa utafiti maalum wa maabara ili kuchora ramani ya spektra yake kamili ya mzunguko. Funzo lao pana zaidi linahusu jinsi kemia inavyofanya kazi kati ya nyota: huko, mpangilio ulio thabiti zaidi wa atomi si lazima uwe ndio unaopatikana zaidi — kinachohesabika ni njia ambayo molekuli huzaliwa nayo.