Используя Атакамскую большую миллиметровую/субмиллиметровую решётку (ALMA), команда астрономов под руководством Абубакара Фадула из Института астрономии им. Макса Планка (MPIA) обнаружила в протопланетном диске вспыхивающей протозвезды V883 Ориона сложные органические молекулы, включая первое предварительное обнаружение этиленгликоля и гликолонитрила.
Эти соединения считаются предшественниками «строительных блоков» жизни. Сравнение различных космических сред показывает, что распространённость и сложность таких молекул возрастают по мере перехода от областей звездообразования к полностью сформировавшимся планетным системам. Это говорит о том, что «семена жизни» формируются в космосе и широко распространены.
Астрономы и ранее обнаруживали сложные органические молекулы (СОМ) в различных местах, связанных с формированием планет и звёзд. СОМ — это молекулы, состоящие более чем из пяти атомов, хотя бы один из которых — углерод. Многие из них, такие как аминокислоты, нуклеиновые кислоты или их предшественники, считаются «строительными блоками» жизни.
Обнаружение 17 СОМ в протопланетном диске V883 Ориона, включая этиленгликоль и гликолонитрил, стало недостающим элементом в понимании эволюции таких молекул между этапами, предшествующими и следующими за формированием звёзд и их планетообразующих дисков. Гликолонитрил является предшественником аминокислот глицина и аланина, а также азотистого основания аденина.
Сборка пребиотических молекул начинается в межзвёздном пространстве
«Наше открытие указывает на прямую связь химического обогащения и усложнения на пути от межзвёздных облаков к полностью сформировавшимся планетным системам», — говорит Фадул.
Переход от холодной протозвезды к молодой звезде, окружённой диском из пыли и газа, сопровождается бурной фазой: ударными волнами в газе, интенсивным излучением и быстрыми выбросами газа.
Такие энергетические процессы могли бы разрушить большую часть сложной химии, сформировавшейся на предыдущих этапах. Поэтому учёные предложили так называемый сценарий «перезагрузки», согласно которому большинство химических соединений, необходимых для зарождения жизни, должны были бы образовываться заново в околозвёздных дисках в процессе формирования комет, астероидов и планет.
«Теперь кажется, что всё наоборот, — отмечает Камбер Шварц, учёный из MPIA и соавтор исследования. — Наши результаты показывают, что протопланетные диски наследуют сложные молекулы с более ранних стадий, и формирование сложных молекул может продолжаться на этапе существования протопланетного диска».
Действительно, период между энергетической фазой протозвезды и формированием протопланетного диска сам по себе был бы слишком коротким для образования СОМ в обнаруживаемых количествах.
В результате условия, предопределяющие биологические процессы, могут быть широко распространены, а не ограничиваться отдельными планетными системами.
Астрономы находили простейшие органические молекулы, такие как метанол, в плотных облаках пыли и газа, предшествующих формированию звёзд. При благоприятных условиях они могут содержать даже сложные соединения, включая этиленгликоль — одно из веществ, обнаруженных теперь в V883 Ориона.
«Недавно мы выяснили, что этиленгликоль может образовываться при УФ-облучении этаноламина — молекулы, недавно обнаруженной в космосе, — добавляет Тушар Сухасария, соавтор и руководитель лаборатории происхождения жизни в MPIA. — Это открытие подтверждает идею о том, что этиленгликоль может формироваться как в этих средах, так и на более поздних стадиях молекулярной эволюции, где доминирует УФ-облучение».
Более сложные агенты, критически важные для биологии, такие как аминокислоты, сахара и азотистые основания, составляющие ДНК и РНК, присутствуют в астероидах, метеоритах и кометах Солнечной системы.
Скрытые во льду, высвобожденные звёздами
Химические реакции, синтезирующие эти СОМ, протекают в холодных условиях, предпочтительно на ледяных пылинках, которые позже слипаются, образуя более крупные объекты. Скрытые в этих смесях камня, пыли и льда, они обычно остаются незамеченными. Добраться до этих молекул можно либо с помощью космических зондов, «раскапывающих» их, либо путём внешнего нагрева, который испаряет лёд.
В Солнечной системе Солнце нагревает кометы, что приводит к появлению впечатляющих хвостов из газа и пыли, или ком, — по сути, газовых оболочек, окружающих кометные ядра. Таким образом, спектроскопия — разложение света на составляющие, подобно радуге, — может уловить излучение высвобожденных молекул. Эти спектральные «отпечатки» помогают астрономам идентифицировать молекулы, ранее скрытые во льду.
Похожий процесс нагрева происходит и в системе V883 Ориона. Центральная звезда всё ещё растёт, накапливая газ из окружающего диска, пока в её ядре в конечном итоге не зажжётся термоядерный огонь. Во время этих периодов роста падающий газ нагревается и вызывает мощные вспышки излучения.
«Эти вспышки достаточно сильны, чтобы нагреть окружающий диск даже в тех областях, которые в ином случае оставались бы ледяными, высвобождая обнаруженные нами химические вещества», — объясняет Фадул.
«Сложные молекулы, включая этиленгликоль и гликолонитрил, излучают на радиочастотах. ALMA идеально подходит для обнаружения этих сигналов», — говорит Шварц.
Астрономы MPIA получили доступ к этому радиоинтерферометру через Европейскую южную обсерваторию (ESO), которая управляет им в чилийской пустыне Атакама на высоте 5000 метров. ALMA позволила астрономам нацелиться на систему V883 Ориона и найти слабые спектральные сигнатуры, что в конечном итоге и привело к открытиям.
Новые вызовы впереди
«Хотя этот результат впечатляет, мы всё ещё не расшифровали все сигнатуры, найденные в наших спектрах, — говорит Шварц. — Данные с более высоким разрешением подтвердят обнаружение этиленгликоля и гликолонитрила и, возможно, даже выявят более сложные химические вещества, которые мы просто ещё не идентифицировали».
«Возможно, нам также нужно изучить другие области электромагнитного спектра, чтобы найти ещё более сложные молекулы, — отмечает Фадул. — Кто знает, что ещё мы можем обнаружить?»
Результаты исследования опубликованы в журнале Astrophysical Journal Letters.
Читайте также: Путешествие Солнечной системы через гигантское молекулярное облако 10 миллионов лет назад
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.