Автор: Дарья Колмина
"Питерские заметки", 15.09.2023:
Изучение органической химии в межзвездном пространстве является ключевым для понимания строения вселенной, происхождения жизни на Земле и возможности её существования где-то ещё.
Список обнаруженных в космосе органических молекул постоянно расширяется благодаря улучшающимся методам наблюдений. Однако лабораторные эксперименты также могут оказать существенную поддержку. Исследователи из Университета Хоккайдо и Университета Токио представили новые лабораторные исследования важной роли атомов углерода на межзвездных ледяных гранулах в журнале Nature Astronomy.
Сложные органические молекулы в космосе, вероятно, образуются на поверхности межзвездных ледяных гранул при очень низких температурах. Такие гранулы широко распространены во вселенной.
Все органические молекулы основаны на скелете связанных атомов углерода. Большая часть атомов углерода изначально образовалась в результате ядерных реакций слияния в звёздах, а затем была рассеяна в межзвездное пространство при взрывах сверхновых звёзд. Но для образования сложных органических молекул атомы углерода нуждаются в специальном механизме, чтобы объединиться на поверхности ледяных гранул и образовать химические связи. Новое исследование предлагает такой механизм.
"В наших исследованиях происходит воссоздание возможных межзвездных условий в лаборатории, мы смогли обнаружить слабосвязанные атомы углерода, находящиеся на поверхности ледяных гранул, чтобы взаимодействовать и образовывать молекулы C2", - говорит химик Масаши Цуге из Института низких температурных исследований Университета Хоккайдо. C2 также известен как двухатомный углерод, молекула, в которой два атома углерода образуют химическую связь; её образование служит конкретным доказательством присутствия активных атомов углерода на ледяных гранулах межзвездного пространства.
Исследование показало, что диффузия может происходить при температурах выше 30 Кельвинов (минус 243 °C), тогда как в космосе диффузия атомов углерода может активироваться уже при 22 Кельвинах (минус 251 °C).
Цуге говорит, что полученные результаты вносят новые данные в процесс понимания того, как более сложные органические молекулы могли бы быть построены путем постепенного добавления атомов углерода. Эти процессы могут происходить в протопланетных дисках вокруг звёзд, из которых образуются планеты. Необходимые условия могут также формироваться в так называемых прозрачных облаках, которые в конечном итоге превращаются в звёздообразующие области. Это также может объяснить происхождение химических соединений, которые, возможно, посеяли жизнь на Земле.
Помимо вопроса о происхождении жизни, данная работа добавляет новый процесс в множество химических реакций, которые могут создавать углеродные химические реакции по всей вселенной.
Авторы также подводят итоги более общего текущего понимания образования сложных органических химических соединений в космосе и рассматривают, как реакции, вызванные диффузией атомов углерода, могут изменить текущую картину.
Список обнаруженных в космосе органических молекул постоянно расширяется благодаря улучшающимся методам наблюдений. Однако лабораторные эксперименты также могут оказать существенную поддержку. Исследователи из Университета Хоккайдо и Университета Токио представили новые лабораторные исследования важной роли атомов углерода на межзвездных ледяных гранулах в журнале Nature Astronomy.
Сложные органические молекулы в космосе, вероятно, образуются на поверхности межзвездных ледяных гранул при очень низких температурах. Такие гранулы широко распространены во вселенной.
Все органические молекулы основаны на скелете связанных атомов углерода. Большая часть атомов углерода изначально образовалась в результате ядерных реакций слияния в звёздах, а затем была рассеяна в межзвездное пространство при взрывах сверхновых звёзд. Но для образования сложных органических молекул атомы углерода нуждаются в специальном механизме, чтобы объединиться на поверхности ледяных гранул и образовать химические связи. Новое исследование предлагает такой механизм.
"В наших исследованиях происходит воссоздание возможных межзвездных условий в лаборатории, мы смогли обнаружить слабосвязанные атомы углерода, находящиеся на поверхности ледяных гранул, чтобы взаимодействовать и образовывать молекулы C2", - говорит химик Масаши Цуге из Института низких температурных исследований Университета Хоккайдо. C2 также известен как двухатомный углерод, молекула, в которой два атома углерода образуют химическую связь; её образование служит конкретным доказательством присутствия активных атомов углерода на ледяных гранулах межзвездного пространства.
Исследование показало, что диффузия может происходить при температурах выше 30 Кельвинов (минус 243 °C), тогда как в космосе диффузия атомов углерода может активироваться уже при 22 Кельвинах (минус 251 °C).
Цуге говорит, что полученные результаты вносят новые данные в процесс понимания того, как более сложные органические молекулы могли бы быть построены путем постепенного добавления атомов углерода. Эти процессы могут происходить в протопланетных дисках вокруг звёзд, из которых образуются планеты. Необходимые условия могут также формироваться в так называемых прозрачных облаках, которые в конечном итоге превращаются в звёздообразующие области. Это также может объяснить происхождение химических соединений, которые, возможно, посеяли жизнь на Земле.
Помимо вопроса о происхождении жизни, данная работа добавляет новый процесс в множество химических реакций, которые могут создавать углеродные химические реакции по всей вселенной.
Авторы также подводят итоги более общего текущего понимания образования сложных органических химических соединений в космосе и рассматривают, как реакции, вызванные диффузией атомов углерода, могут изменить текущую картину.