Астрономы обнаружили сложные молекулы углерода в межзвездном пространстве

Команда под руководством исследователей из Массачусетского технологического института в США обнаружила большие молекулы, содержащие углерод, в далеком межзвездном облаке газа и пыли.

Это интересно тем из нас, кто ведет списки известных межзвездных молекул. молекул в надежде, что мы сможем выяснить, как возникла жизнь во Вселенной.

Но это больше, чем просто еще одна молекула в коллекцию. Результат, опубликованный сегодня в журнале Science, показывает, что сложные органические молекулы (с углеродом и водородом), вероятно, существовали в холодном темном газовом облаке, которое дало начало нашей Солнечной системе.

Более того, молекулы держались вместе до тех пор, пока не образовалась Земля. Это важно для нашего понимания раннего происхождения жизни на нашей планете.

Трудно уничтожить, сложно для обнаружения

Рассматриваемая молекула называется пиреном, полициклическим ароматическим углеводородом или сокращенно ПАУ. Сложно звучащее название говорит нам, что эти молекулы состоят из колец атомов углерода.

Химия углерода – это Основа жизни на Земле. Давно известно, что ПАУ широко распространены в межзвездной среде, поэтому они занимают видное место в теориях возникновения углеродной жизни на Земле.

Мы знаем, что в космосе есть много крупных ПАУ, поскольку астрофизики обнаружили их признаки в видимом и инфракрасном свете. Но мы не знали, какие именно ПАУ это могут быть.

Пирен в настоящее время является крупнейшим обнаруженным ПАУ в космосе, хотя это так называемый «маленький» или простой ПАУ с 26 атомами. Долгое время считалось, что такие молекулы не смогут выжить в суровых условиях звездообразования, когда все залито радиацией молодых солнц, разрушающей сложные молекулы.

Действительно, когда-то считалось, что молекулы, состоящие более чем из двух атомов, не могут существовать в космосе по этой причине, пока они на самом деле не были обнаружены. Кроме того, химические модели показывают, что пирен очень трудно разрушить после его образования.

В прошлом году ученые сообщили, что обнаружили большое количество пирена в образцах астероида Рюгу в нашей Солнечной системе. Они утверждали, что по крайней мере какая-то его часть пришла из холодного межзвездного облака, которое предшествовало нашей Солнечной системе.

Так почему бы не посмотреть на другое холодное межзвездное облако и не найти его? Проблема астрофизиков в том, что у нас нет инструментов для прямого обнаружения пирена – он невидим для радиотелескопов.

Использование индикатора

Молекула, обнаруженная командой, называется 1-цианопиреном, то, что мы называем «трассером» для пирена. Он образуется из пирена при взаимодействии с цианидом, который распространен в межзвездном пространстве.

Исследователи использовали зеленый Банковский телескоп в Западной Вирджинии, чтобы посмотреть на молекулярное облако Тельца или TMC-1 в созвездии Тельца. В отличие от самого пирена, 1-цианопирен можно обнаружить с помощью радиотелескопов. Это связано с тем, что молекулы 1-цианопирена действуют как маленькие излучатели радиоволн – крошечные версии земных радиостанций.

Поскольку учёные знают соотношение 1-цианопирена по сравнению с пиреном, они могут затем оценить количество пирена в межзвёздном облаке.

Обнаруженное ими количество пирена было значительным. Важно отметить, что это открытие в молекулярном облаке Тельца позволяет предположить, что в холодных темных молекулярных облаках существует большое количество пирена, из которого впоследствии формируются звезды и солнечные системы.

Сложное зарождение жизни

Мы постепенно создаем картину того, как развивалась жизнь на Земле. . Эта картина говорит нам, что жизнь пришла из космоса – ну, по крайней мере, сложные органические, добиологические молекулы, необходимые для формирования жизни.

То, что пирен выживает в суровых условиях, связанных с рождением звезд, как показывают находки Рюгу, является важной частью этой истории.

Простая жизнь, состоящая из одной клетки, появилась в летописи окаменелостей Земли почти сразу (с геологической и астрономической точки зрения) после того, как поверхность планеты достаточно остыла, чтобы не испарять сложные молекулы. . Это произошло более 3,7 миллиардов лет назад за примерно 4,5-миллиардную историю Земли.

Чтобы тогда появились простые организмы так быстро в летописи окаменелостей, что химия просто не успевает начать с простых молекул из двух или трех атомов.

Это открытие также связано с другим важным открытием последнего десятилетия – первой хиральной молекулой в межзвездной среде, оксидом пропилена. Нам нужны хиральные молекулы, чтобы обеспечить эволюцию простых форм жизни на поверхности ранней Земли.

Пока наши теории о том, что молекулы ранней жизни на Земле пришли из космоса, выглядят хорошо.

Мария Каннингем, почетный старший преподаватель Школы физики, UNSW, Сидней

Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.