Учёные обнаружили самую большую молекулу, содержащую серу, когда-либо зарегистрированную в межзвёздной среде — 2,5-циклогексадиен-1-тион (C₆H₆S). Это открытие стало результатом совместной работы астрономов из Макса-Планка Института внеземной физики и учёных из других международных центров и опубликовано в журнале Nature Astronomy. Анализ показал, что сложные серные соединения могут образовываться в холодных молекулярных облаках ещё до начала звёздообразования, а не только в опосредованных условиях гидротермальных процессов комет или планет.
Что именно обнаружили учёные
Уникальность открытия заключается в том, что до сих пор в межзвёздной среде обнаруживались только небольшие серосодержащие молекулы — с числом атомов, как правило, не превышающим 6. Новая молекула C₆H₆S содержит 13 атомов, включая шестиугольное кольцо, что делает её самой крупной среди серных соединений, найденных в космосе.
Обнаружение произошло в плотной молекулярной туманности G+0.693–0.027, расположенной примерно 27 000 световых лет от Земли в направлении центра Млечного Пути. Эта область представляет собой холодное межзвёздное облако, где температура и плотность позволяют сохраняться молекулам в неизменном виде и где происходят сложные химические процессы.
Почему найденная молекула важна для астрохимии
- 2,5-циклогексадиен-1-тион — это органическое соединение с кольцевой структурой, что само по себе редкость для молекул, обнаруженных в межзвёздном пространстве.
- Наличие серы в составе делает её особенно значимой, поскольку сера является ключевым элементом в биохимии Земли, входя в состав белков, ферментов и других жизненно важных молекул.
- Сложные молекулы такого типа могли служить предшественниками органических компонентов, из которых затем образовывались ещё более крупные молекулы в протопланетных дисках и на ранних этапах формирования планет.
Ранее в межзвёздной среде обнаруживались простейшие серосодержащие молекулы, такие как OCS (углеродил сульфид) или H₂S (сероводород), но C₆H₆S значительно сложнее по структуре и количеству атомов, что расширяет наши представления о том, на какие уровни сложности может выходить химия в холодных межзвёздных облаках.
Как находят такие молекулы в космосе
Обнаружение сложных молекул в межзвёздных средах происходит с помощью радиотелескопов, которые регистрируют характерные спектральные линии, возникающие при переходах молекул между энергетическими уровнями. Каждое химическое соединение имеет свой уникальный спектральный «отпечаток», который можно идентифицировать в наблюдательных данных.
Учёные совмещали радионаблюдения с лабораторными измерениями, чтобы подтвердить, что зарегистрированные спектральные линии действительно принадлежат именно молекуле C₆H₆S. Благодаря этому удалось точно идентифицировать молекулу без существенных сомнений.
Что это говорит об условиях в межзвёздных облаках
Открытие C₆H₆S в холодном молекулярном облаке имеет несколько важных последствий:
- Химическая сложность возможно формируется до начала звёздообразования. Многие учёные ранее считали, что сложные органические и серосодержащие молекулы образуются главным образом в более тёплых и активных средах, например в протопланетных дисках или на поверхности комет. Однако C₆H₆S показывает, что такие соединения могут быть результатом химии уже на ранних этапах, когда облако ещё не превратилось в звёздную систему.
- Обнаружение молекулы, структурно похожей на некоторые органические соединения, найденные в метеоритах и кометах, может указывать на непрерывность процессов образования органики во Вселенной — от межзвёздной среды до формирования планетных тел.
Это открытие также помогает закрыть так называемую «химическую брешь» — разрыв между простыми молекулами, обычно наблюдаемыми в холодных облаках, и более сложными органическими соединениями, которые затем находят в составе комет и метеоритов.
Значение для понимания происхождения жизни
Хотя остаются вопросы о том, насколько такие молекулы непосредственно связаны с возникновением жизни, факт обнаружения более крупной серосодержащей молекулы в холодной межзвёздной среде является важным шагом в изучении путь химической эволюции от простых молекул к сложной органике, которая потенциально могла участвовать в процессах подготовки «ингредиентов» для жизни в ранних протопланетных системах.
Сера в органических молекулах на Земле играет ключевую роль во многих биологических процессах — от строения белков до ферментативной активности. Обнаружение сложных серосодержащих соединений в космосе расширяет представления о том, какие химические элементы и структуры могли участвовать в образовании предшественников жизни ещё до формирования планет.
Выводы и перспективы
Обнаружение молекулы 2,5-циклогексадиен-1-тион (C₆H₆S) в межзвёздном облаке — это не просто очередная запись в каталоге космических молекул, а важное доказательство того, что межзвёздная химия может быть значительно сложнее, чем считалось ранее. Сложные серосодержащие молекулы могут образовываться в холодных, спокойных условиях до того, как начнётся звёздообразование, и эти соединения могут стать основой для дальнейшей химической эволюции органики во Вселенной.
Это открытие стимулирует дальнейшие поиски еще более сложных молекул в межзвёздных облаках, а также уточнение моделей химической эволюции, связывающих процессы в газопылевых облаках, протопланетных дисках и окончаниях комет.
Источники:
Статья создана по материалам nature.com
