الثولينات: الجزيئات العضوية المعقدة في الفضاء

الثولينات (مشتقة من الكلمة اليونانية θολός وتعني "ضبابي" أو "موحل") هي مجموعة متنوعة من المركبات العضوية التي تتشكل نتيجة تعرض المركبات البسيطة التي تحتوي على الكربون، مثل ثاني أكسيد الكربون (CO2)، والميثان (CH4)، أو الإيثان (C2H6)، للأشعة فوق البنفسجية الشمسية أو الأشعة الكونية، وغالباً ما يكون ذلك بالاشتراك مع النيتروجين (N2) أو الماء (H2O).

تعتبر الثولينات مواد تشبه البوليمرات غير المنتظمة، وتتكون من سلاسل متكررة من الوحدات الفرعية ومجموعات وظيفية معقدة، عادة ما تكون من النتريلات والهيدروكربونات، وأشكالها المتحللة مثل الأمينات والفينيلات. لا تتشكل الثولينات بشكل طبيعي على الأرض في العصر الحديث، ولكنها توجد بكثرة على أسطح الأجرام الجليدية في النظام الشمسي الخارجي، وكهباء جوية (أيروسول) حمراء في غلاف الجو للكواكب والأقمار الخارجية.

أهمية الثولينات في أصل الحياة

في وجود الماء، يمكن أن تعمل الثولينات كمواد خام لـ الكيمياء قبل الحيوية (Prebiotic Chemistry)، وهي الكيمياء غير الحية التي تشكل المواد الكيميائية الأساسية التي تتكون منها الحياة. لذا، فإن وجودها له تداعيات كبيرة على فهمنا لأصول الحياة على الأرض وربما على كواكب أخرى. كما أن جزيئات الثولينات في الغلاف الجوي تعمل على تشتيت الضوء، مما قد يؤثر على مدى قابلية الكوكب للسكن.

نظرة عامة وتاريخ المصطلح

صاغ عالم الفلك كارل ساغان وزميله بيشون خاري مصطلح "ثولين" لوصف المواد التي يصعب تحديد خصائصها والتي حصلوا عليها في تجارب من نوع "ميلر-يوري" على خلائط غازية تحتوي على الميثان، تشبه تلك الموجودة في الغلاف الجوي لقمر تيتان.

أوضح ساغان وخاري أن الثولينات ليست مركباً واحداً محدداً، بل هي طيف من الجزيئات، بما في ذلك البوليمرات غير المتجانسة، التي تعطي غطاءً عضوياً محمراً لبعض الأسطح الكوكبية. وتعتمد خصائص الثولينات على مصدر الطاقة المستخدم والوفرة الأولية للمواد السليفة.

الجدل حول التعريف

يفضل بعض الباحثين تضييق تعريف الثولينات؛ فمثلاً، يرى البعض أن المصطلح يجب أن يقتصر على العينات المنتجة في المختبر، لأننا لا نعرف بدقة مدى تشابه المواد المختبرية مع تلك الموجودة في تيتان أو تريتون أو بلوتو. بينما يفضل علماء ناسا استخدام مصطلح "بقايا مقاومة للحرارة" (refractory residues) لوصف الملاحظات الفعلية على الأجرام الفلكية.

كيفية تشكل الثولينات

التشكل الاصطناعي (المختبري)

تتكون الثولينات أساساً من الكربون والنيتروجين والهيدروجين. وقد أكدت تحليلات الأشعة تحت الحمراء في المختبر وجود مجموعات كيميائية مثل الأمينات الأولية والنتريلات وأجزاء ألكيلية (مثل CH2/CH3) التي تشكل مواد صلبة جزيئية ضخمة غير منتظمة.

التشكل الطبيعي

يُعتقد أن الثولينات تتشكل في الطبيعة من خلال سلسلة من التفاعلات الكيميائية المعروفة باسم التحلل الحراري (Pyrolysis) والتحلل الإشعاعي (Radiolysis). تبدأ العملية بـ:

• تفكك وتأين النيتروجين الجزيئي (N2) والميثان (CH4) بواسطة الجسيمات النشطة والإشعاع الشمسي.
• تكوين جزيئات بسيطة مثل الإيثيلين، الإيثان، الأسيتيلين، وسيانيد الهيدروجين.
• تفاعلات إضافية تؤدي إلى تكوين البنزين وجزيئات عضوية أخرى.
• بلمرة هذه الجزيئات لتكوين هباء جوي من جزيئات أثقل تتكثف ثم تترسب على سطح الكوكب.