Як у відкритому космосі народжуються складні органічні молекули

Нові лабораторні дослідження вчених Університету Хоккайдо відкривають завісу цієї таємниці. Професор Масасі Цуге та його колеги відтворили умови міжзоряних хмар у лабораторії, показавши життєво важливу роль, яку відіграють крижані зерна.

Дивіться також Космічній фабриці для виробництва ліків з препаратом проти ВІЛ на борту відмовили в поверненні

Як утворюються складні органічні молекули

Переважна більшість відомих органічних молекул засновані на зв'язаних ланцюжках атомів вуглецю. Хімічні властивості вуглецю дозволяють йому утворювати набагато більші молекули, ніж будь-якому іншому елементу. Однак на просторах зореутворювальних хмар атоми настільки розсіяні, що рідко вступають у контакт один з одним. Вважається, що своєрідним "додатком", що об'єднує молекули вуглецю, можуть служити крижані зерна, але щоб це працювало, вуглець повинен мати можливість переміщатися поверхнею частинок.

В експериментах ми змогли виявити слабко зв'язані атоми вуглецю, що дифундують поверхнею крижаних зерен, щоб вступити в реакцію і виробити молекули C₂,
– каже Цуге.

Експериментально виявилося, що дифузія може відбуватися за температури вище -243 градуси за Цельсієм. Енергія, необхідна для того, щоб атоми вуглецю могли дифундувати крізь лід, настільки мала, що теоретично навіть -251 градуса має бути достатньо. Але це все одно тепліше, ніж у віддалених від зірок районах космосу.

Цуге зазначає, що великі площі протопланетних дисків навколо дуже молодих зірок досягають потрібних температур. Навіть попри те, що таким зорям ще належить досягти максимальної яскравості, вони можуть забезпечити трохи тепла, і, схоже, це все, що потрібно вуглецю.

Двом атомам вуглецю може знадобитися від 100 000 до 10 мільйонів років, щоб здійснити міграцію по льоду на відстань у сто нанометрів і зустрітися, але в масштабах Всесвіту в атомів є цей час і навіть набагато більше. Щойно вуглецевий зв'язок утворюється, в результаті того ж процесу додається більше атомів, поступово створюючи великі вуглецеві скелети, до яких простіше приєднатися іншим атомам.

Команда зазначає, що більшість атомів вуглецю в хмарі не підуть цим шляхом. Замість цього вони зустрінуться з атомами водню або кисню й утворять метан або окис вуглецю. Навіть ті, що приземляються на поверхню крижаних зерен поодинці, часто утворюють лише формальдегід (CH₂O). Однак навіть відносно невеликої кількості атомів виявилося достатньо, щоб сформувати довгі вуглецеві ланцюги.