Самарские ученые описали «межзвездные фабрики», которые участвуют в зарождении жизни.
Ключевую роль в химической эволюции Вселенной играет возникновение в космосе органической молекулы. Процесс впервые описали представители международного научного коллектива. В него вошли исследователи из Самарского национального исследовательского университета имени академика С.П. Королева (Самарского университета). По словам авторов работы, такие данные дают новые представления о возникновении жизни, а также проясняют механизм работы "межзвездных фабрик" по синтезу органики. Их статья была опубликована в журнале Science Advances.
По оценке специалистов, ежегодно на Землю попадает около трех миллионов тонн межзвездной пыли. Она состоит из минеральных веществ и сложной органики - углеводородов и их производных.
Ученые отмечают, что реакции, которые приводят к формированию органических соединений в космосе, изучены недостаточно подробно. Речь идет о том, что они протекают без внешних источников энергии. Из-за этого они считаются редкими и требовательными к составу реагентов. Благодаря разнообразию химических соединений и возможности получить тепло из окружающей среды в иных - земных условиях, органика образуется проще.
В своей работе специалисты Самарского университета впервые продемонстрировали, как простейший полициклический ароматический углеводород (ПАУ) инден безбарьерно формируется при космических температурах.
"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", – говорит один из авторов исследования, аспирант Самарского университета Галия Галимова.
Ученые объяснили, что маленькие небиологические молекулы сначала собираются на поверхности межзвездных зерен, а затем реагируют друг с другом. Так формируется химическая "сборка" - более сложная биологическая молекула. Вместе с ней по межзвездному пространству дрейфуют зерна. Далее они могут попадать в благоприятные условия, где, по мнению ученых, на их основе, возможно, зарождается жизнь.
"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.
Такой механизм формирования индена в космосе не имеет аналогов, подчеркнули исследователи. Хотя есть другая известная безбарьерная реакция. Она ведет к образованию индена и протекает между бензином и молекулой аллила. Однако соединения нестабильны и обнаружены в глубоком космосе не были.
Самарские исследователи провели астрохимическое моделирование предложенной реакции, что полностью подтвердило ее возможность в космических условиях.
Работа проходила совместно со специалистами Гавайского университета в Маноа, Международного университета Флориды и Колледжа Бенедиктин в Ачисоне (США). Планируется, что исследования продолжатся.
Фото на странице: camilo jimenez / Фотобанк Unsplash
