Ученые описали "межзвездные фабрики", участвующие в зарождении жизни
Процесс возникновения в космосе органической молекулы, играющей важнейшую роль в химической эволюции Вселенной, впервые описали ученые Самарского национального исследовательского университета имени академика С.П. Королева (Самарского университета) в составе международного коллектива. По словам авторов, полученные данные расширяют представления о возникновении жизни, а также проясняют механизм работы "межзвездных фабрик" по синтезу органики. Данные опубликованы в журнале Science Advances, пишет РИА Новости.
Каждый год, по оценке специалистов, на Землю выпадает около трех миллионов тонн межзвездной пыли, состоящей не только из минеральных веществ, но также из довольно сложной органики, то есть углеводородов и их производных.
По словам ученых, реакции, приводящие к формированию органических соединений в космосе, до сих пор плохо исследованы. Ключевая особенность таких реакций – безбарьерность, то есть протекание при полном отсутствии внешних источников энергии, что делает их крайне редкими и требовательными к составу реагентов. В земных условиях образование органики происходит намного проще благодаря разнообразию химических соединений и возможности получить тепло из окружающей среды.
В новом исследовании специалистов Самарского университета впервые было показано, как простейший полициклический ароматический углеводород (ПАУ) инден может безбарьерно формироваться при температурах, соответствующих условиям космоса.
"Небольшие твердые углеводородные частицы с содержанием ПАУ, обычно называемые межзвездными зернами, фактически действуют как молекулярные космические фабрики синтеза органики, например, аминокислот или сахаров. Выявленные нами элементарные шаги, ведущие к формированию ПАУ в космосе, имеют фундаментальное значение для понимания химии углеродистой материи в нашей галактике", – рассказала один из авторов исследования, аспирант Самарского университета Галия Галимова.
Маленькие небиологические молекулы, как отметили ученые, собравшись на поверхности межзвездных зерен, могут реагировать друг с другом, производя тем самым химическую "сборку" более сложных биологических молекул. Зерна с такими молекулами, дрейфуя по межзвездному пространству, могут попадать в благоприятные условия, где, по мнению ученых, на их основе возможно зарождение жизни.
“Описанная нами реакция происходит между молекулой стирола и метилидиновым радикалом. В результате получается промежуточное состояние, которое циклизуется и в последующем ведёт к образованию ароматического индена и атомарного водорода”, – пояснила Галимова.
Альтернатив описанному механизму формирования индена в космосе на данный момент не существует, сообщили исследователи. Другая известная безбарьерная реакция, ведущая к образованию индена, – реакция между бензином и молекулой аллила, но оба этих соединения являются нестабильными и не были обнаружены в глубоком космосе.
Проведенное астрохимическое моделирование предложенной реакции полностью подтвердило ее возможность в космических условиях.
Исследование проводилось в тесном сотрудничестве со специалистами Гавайского университета в Маноа, Международного университета Флориды и Колледжа Бенедиктин в Ачисоне (США). В дальнейшем научный коллектив намерен продолжить исследования в этой области.