Ключи к жизни: как в открытом космосе рождаются сложные органические молекулы
Сложные органические молекулы, строительные блоки жизни, были найдены в метеоритах и в огромных пространствах между звездами. Новые лабораторные исследования объясняют, как они могли там образоваться, сообщает Университет Хоккайдо. Профессор Масаси Цугэ и его коллеги воспроизвели условия межзвездных облаков в лаборатории, показав жизненно важную роль, которую играют ледяные зерна. Научная статья вышла в Nature Astronomy.
Подавляющее большинство известных органических молекул основаны на связанных цепочках атомов углерода. Химические свойства углерода позволяют ему образовывать гораздо более крупные молекулы, чем любому другому элементу. Однако на просторах звездообразующих облаков атомы настолько рассеяны, что редко вступают в контакт друг с другом. Считается, что своего рода «приложением», объединяющим молекулы углерода, могут служить ледяные зерна, но чтобы это работало, углерод должен иметь возможность перемещаться по поверхности частиц.
«В экспериментах мы смогли обнаружить слабосвязанные атомы углерода, диффундирующие по поверхности ледяных зерен, чтобы вступить в реакцию и произвести молекулы C2», — сказал Цугэ.
Экспериментально обнаружилось, что диффузия может происходить при температуре выше -243°C. Энергия, необходимая для того, чтобы атомы углерода могли диффундировать сквозь лед, настолько мала, что теоретически даже -251 °C должно быть достаточно.
Но это все равно теплее, чем в удаленных от звезд районах космоса. Однако Цугэ отмечает, что большие площади протопланетных дисков вокруг очень молодых звезд достигают нужных температур. Даже несмотря на то, что очень молодым звездам еще предстоит достичь максимальной яркости, они могут обеспечить немного тепла, и, похоже, это все, что нужно углероду.
Двум атомам углерода может потребоваться от 100 000 до 10 миллионов лет, чтобы совершить миграцию по льду на расстояние в сто нанометров и встретиться, но в масштабах Вселенной у атомов есть это время. Как только углеродная связь образуется, в результате того же процесса добавляется больше атомов, постепенно создавая обширные углеродные скелеты, к которым проще присоединиться другим атомам.
Команда отмечает, что большинство атомов углерода в облаке не пойдут по этому пути. Вместо этого они встретятся с атомами водорода или кислорода и образуют метан или окись углерода. Даже те, кто приземляется на поверхность ледяных зерен в одиночку, часто образуют лишь формальдегид (CH2O). Однако даже относительно небольшого количества атомов оказалось достаточно, чтобы сформировать длинные углеродные цепи.
