Новые лабораторные исследования ученых Университета Хоккайдо открывают занавес этой тайны. Профессор Масаси Цуге и его коллеги воспроизвели условия межзвездных облаков в лаборатории, показав жизненно важную роль, которую играют ледяные зерна.
Смотрите также Космической фабрике для производства лекарства с препаратом против ВИЧ на борту отказали в возвращении
Как образуются сложные органические молекулы
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 своеобразным "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 слабо связанные атомы углерода, диффундирующие поверхностью ледяных зерен, чтобы вступить в реакцию и выработать молекулы C2,
– говорит Цуге.
Экспериментально оказалось, что диффузия может происходить при температуре выше -243 градусов Цельсия. Энергия, необходимая для того, чтобы атомы углерода могли диффундировать сквозь лед, настолько мала, что теоретически даже -251 градуса должно быть достаточно. Но это все равно теплее, чем в отдаленных от звезд районах космоса.
Цуге отмечает, что большие площади протопланетных дисков вокруг молодых звезд достигают нужных температур. Даже несмотря на то, что таким 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 и даже гораздо больше. Как только углеродная связь образуется, в результате того же процесса добавляется больше атомов, постепенно создавая большие 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 приземляющиеся на поверхность ледяных зерен в одиночку, часто образуют лишь формальдегид (CH2O). Однако даже относительно небольшого количества атомов оказалось достаточно, чтобы сформировать длинные углеродные цепи.