Российские учёные: сложная органика может быть распространена в космосе почти повсеместно

Многие химические процессы до сих пор не изучены учёными. Исследователи ещё долгие годы будут выяснять, какие химические реакции и при каких условиях могут происходить не только на Земле, но и в глубоком космосе, где условия весьма далеки от земных.

Особенно запутанные клубки реакций приходится распутывать при помощи теоретических построений и привлечения сложных квантово-химических моделей, которые создаются и проверяются при помощи мощных компьютеров.

Учёные из Физического института имени Лебедева РАН (ФИАН) вместе с коллегами из США изучили одну из таких реакций во всех подробностях и в ходе эксперимента доказали верность своих выкладок. Речь об образовании полициклических ароматические углеводородов (ПАУ).

Они интересны с той точки зрения, что являются сложными органическими соединениями и считается, что около пятой части всего "космического" углерода находится именно в составе ПАУ.

​Предвестница жизни? На комете нашли сложную органикучитайте также

Учёные находили "подписи" ПАУ в спектрах инфракрасного излучения, исходящих от относительно холодных объектов — молекулярно-пылевых облаков и туманностей, где идут процессы звездообразования (а значит, и планетообразования, а также… возможные процессы зарождения жизни).

ПАУ были обнаружены на комете Чурюмова-Герасименко с помощью зонда Rosetta. Эти же соединения обнаруживают в составе метеоритов, богатых углеродом, — хондритов.

Чтобы выяснить возможные пути синтеза ПАУ из более простых составляющих и другой сложной органики в условиях космоса, в ФИАНе на средства мегагранта Минобрнауки РФ был создан Центр лабораторной астрофизики. Руководить им предложили профессору Гавайского университета в Маноа Ральфу Кайзеру.

Что собой представляют ПАУ? Это класс соединений, в структуре которых есть спаянные между собой бензольные кольца. Самый простой ПАУ, состоящий всего из одного кольца — это бензол. Кольцо образовано шестью атомами углерода, и это очень красивая симметричная структура.

Бензольное кольцо. Красота симметрии.Иллюстрация Wikimedia Commons.

В ходе последней работы исследователи ФИАН и их коллеги из США пришли к выводу, что полициклические ароматические углеводороды могут образовываться в ходе радикально-радикальных реакций при экстремально низких температурах.

Для этого учёные сначала провели сложные расчёты на компьютерах, а затем провели эксперименты по сталкиванию между собой бензильных радикалов в лабораторных условиях в условиях, максимально приближенных к условиям глубокого космоса.

В продуктах реакций учёные нашли ПАУ (а именно антрацен, C14H10), которые образовались в результате радикально-радикальной реакции. Как выяснили исследователи, в ней участвовали два больших циклических бензильных радикала. Это путь образования молекулы антрацена ранее был неизвестен науке.

"[Это открытие] представляет собой фундаментальный сдвиг в современной парадигме синтеза многокольцевых структур в газовой фазе, расширяя наше понимание происхождения и эволюции углеродистого вещества во Вселенной", — рассказывает соавтор исследования доктор физико-математических наук Валерий Азязов, заместитель руководителя Центра лабораторной астрофизики ФИАН.

В земных условиях ПАУ образуются при высокой температуре, например, при горении топлива в камерах сгорания двигателей или во время пожаров.

Однако в космосе очень-очень холодно, зато провоцировать образование ПАУ могут высокоэнергетические галактические космические лучи.

Они разбивают молекулы на сотни и тысячи радикалов, которые затем формируют новые химические связи и соединения, в том числе сложные органические молекулы.

​Сладости и выпивка обнаружены на комете Лавджоячитайте также

Нынешнее открытие интересно ещё и тем, что представляет собой ещё один аргумент в пользу гипотезы, что органические молекулы, необходимые для зарождения жизни, широко распространены во Вселенной. Это открытие в том числе означает, что живые организмы могут возникнуть во многих уголках космоса.

"Сто лет назад и даже меньше мы считали космос безжизненным, думали, что в космическом пространстве есть только атомы и простые молекулы: вода, углекислый газ, кремниевая или углеродная пыль, ‒ говорит Авязов. ‒ Всё это находится в экстремальных условиях: жуткий холод и губительное космическое излучение или, наоборот, высокие температуры и давления в недрах звёзд и их окружениях".

Долгое время считалось, что в таких условиях, радикально отличающихся от земных, появление сложных органических молекул было невозможно. Что уж говорить о зарождении жизни: для неё уж точно понадобилась бы "тихая гавань", в узкой зоне обитаемости звезды, в которую в своё время по счастливому стечению обстоятельств попала Земля.

Теперь же учёные находят всё больше доказательств тому, что это представление не верно.

​В древнем марсианском метеорите нашли органику, предшествующую белкамчитайте также

Благодаря современным мощным телескопам, мы знаем, что во Вселенной есть множество сложных органических соединений — первых кирпичиков органической жизни, которые способны дать старт развитию жизни во многих уголках безграничного космоса.

Статья авторов исследования вышла в уважаемом научном издании Nature Communications.

Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе "Наука" на медиаплатформе "Смотрим".

Подписывайтесь на наши страницы в соцсетях. "Смотрим" – Telegram и Яндекс.Дзен, Вести.Ru – Одноклассники, ВКонтакте, Яндекс.Дзен и Telegram.