Учёные из Southwest Research Institute (SwRI) открыли специализированную лабораторию, задача которой — выяснить, как химические вещества космической среды превращаются в материалы, из которых формируются планеты. Эта инициатива направлена на воспроизведение в лабораторных условиях процессов, происходивших ещё до рождения Солнца и Земли, что поможет понять этапы становления планетных систем.
Почему это важно
Межзвёздные облака — огромные скопления газа, пыли и льда, рассеянные по галактикам — являются исходным материалом для формирования звёзд и планет. Эти облака содержат самые разнообразные химические вещества, включая органические молекулы, и играют ключевую роль в возникновении планетных систем. Однако до сих пор учёные не полностью знают, какие именно процессы запускают постепенно переход от межзвёздной пыли к твёрдым телам — планетам, астероидам и кометам.
Лаборатория NOUR: что она будет изучать
Новый исследовательский комплекс получил название Nebular Origins of the Universe Research Laboratory (NOUR). Он был создан под руководством старшего научного сотрудника доктора Данны Касим и предназначен для воссоздания физических и химических условий, характерных для межзвёздных облаков и ранних этапов формирования планет.
Лаборатория включает два основных вакуумных отсека:
- Первый отсек моделирует условия в тёмных межзвёздных облаках, где температура близка к абсолютному нулю, а сложные молекулы формируются на поверхности пылевых частиц.
- Второй отсек воспроизводит воздействие звёздного излучения, особенно ультрафиолетового, на эти ices (ледяные покрытия пыли), что приводит к образованию более сложных молекул, включая компоненты, участвующие в построении биологических макромолекул.
Такая двухступенчатая схема позволит проследить этапы химической эволюции от простейших космических соединений к более сложным веществам, которые могли стать частью первичных планет.
Связь с космическими миссиями
Исследование химической эволюции межзвёздных сред имеет прямое отношение к целям многих космических программ, в том числе миссий NASA, направленных на изучение Луны, астероидов, комет и Марса. Понимание природы химических материалов в ранней Солнечной системе позволит точнее интерпретировать образцы, доставленные на Землю, и спланировать будущие экспедиции.
Например, изучение таких элементов, как сера и фосфор, которые считаются ключевыми для жизни на Земле, в контексте ранних этапов развития планет позволит глубже понять роль этих элементов в формировании планетных тел во Вселенной.
Сопоставление лабораторных и космических данных
Кроме моделирования химических процессов, NOUR будет работать с образцами, полученными с:
- Луны,
- астероидов,
- комет,
- в перспективе — с Марса.
Анализ этих материалов с помощью высокоточного жидкостной хроматографии-массовой спектрометрии позволит сравнить реальные образцы с результатами лабораторных симуляций, что даст учёным возможность определить:
- происхождение конкретных химических компонентов;
- какие соединения были сформированы в межзвёздной среде;
- а какие появились уже в процессе формирования планет.
Первоочередные научные задачи
Одним из первых направлений исследований станут сера и фосфор — элементы, которые входят в состав важных биологических молекул, включая ДНК, РНК и белки у земной жизни. Учёные намерены выяснить, как эти элементы включались в материалы, образовавшиеся в космосе ещё до формирования Солнца, и как они могли повлиять на состав планетных систем.
Такой подход позволит понять, являются ли ключевые химические компоненты жизни продуктом земной эволюции или они уже присутствовали в материалах протопланетных облаков.
Роль NOUR в долгосрочных научных целях
Работа NOUR Laboratory непосредственно связана с основными приоритетами астрономии и космической науки, определёнными в Десятилетнем обзоре Национальных академий наук США 2022 года, который акцентирует внимание на необходимости глубокого понимания происхождения Солнечной системы, эволюции планет и поиска жизни за её пределами.
Результаты исследований могут стать фундаментом для будущих космических миссий и помочь учёным:
- точнее определить химический состав межзвёздных облаков;
- понять эволюцию материалов, ведущих к планетообразованию;
- выделить биомаркеры — химические признаки, которые могли бы указывать на присутствие или отсутствие жизни в образцах с других планет.
Значение для науки и общества
Создание лаборатории NOUR открывает новые возможности в изучении истоков планетной химии и процесса формирования планет. Это важно не только для фундаментальной науки, но и для практических приложений, таких как:
- планирование и интерпретация данных будущих миссий;
- повышение точности моделей формирования планетных систем как нашей, так и экзопланетных;
- расширение понимания того, какие химические компоненты необходимы для развития жизни.
Заключение
Открытие Nebular Origins of the Universe Research Laboratory представляет собой значительный шаг в изучении химических корней появления планетных систем. Комбинируя моделирование первичных условий космоса с анализом реальных образцов, учёные смогут более полно реконструировать процесс перехода от межзвёздной пыли к формированию планет — ключевой этап в истории как нашей Солнечной системы, так и любых других планетных систем во Вселенной.
Источники:
Статья создана по материалам https://www.universetoday.com/articles/a-new-laboratory-explores-how-planets-begin
