Углеродные молекулы собираются в космосе даже при температуре −273°C

Долгое время считалось, что для образования сложных углеродных молекул необходима высокая температура. Однако новое исследование, опубликованное в журнале The Journal of Physical Chemistry A, опровергает это предположение. Химик Александр Мебель из Флоридского международного университета вместе с коллегой Ральфом Кайзером из Университета Гавайев в Маноа обнаружили, что такая химия возможна и при температурах, приближающихся к абсолютному нулю, то есть к −273°C (или −460°F).

Открытие в холодных облаках

Толчком к исследованию стало обнаружение астрономами молекулы фенилена в Тельцовом молекулярном облаке-1 (Taurus Molecular Cloud-1) — области, где рождаются звёзды и планеты. Температура в этом регионе составляет около −264°C (−443°F), что далеко от условий, при которых на Земле обычно образуются подобные молекулы. На нашей планете такие углеродные структуры связаны с экстремально высокими температурами, например при горении.

Как работает холодная химия

Используя компьютерное моделирование, Мебель и Кайзер выявили серию химических реакций, которые могут происходить без нагрева и приводить к образованию фенилена. Молекула фенилена (C₁₃H₁₀) принадлежит к большому семейству углеродных молекул, называемых полициклическими ароматическими углеводородами, или ПАУ. Учёные полагают, что эти молекулы содержат значительную часть углерода, находящегося в космосе, однако обнаружение отдельных ПАУ долгое время было затруднено.

Молекулярные фабрики на пыли

По словам Мебеля, поверхность частиц космической пыли служит «молекулярными фабриками», которые помогают формировать более сложные органические молекулы. Некоторые из этих молекул считаются строительными блоками жизни. Они могут попасть в астероиды и другие объекты, а затем доставлены на молодые планеты при столкновениях.

От молекул к планетам

Гравитация собирает газ и пыль в холодных облаках, формируя звёзды. Материал, остающийся вокруг молодой звезды, со временем может объединиться и образовать планеты. Молекулы, уже присутствующие в облаке, становятся частью этих новых миров. Открытие Мебеля предполагает, что сложная углеродная химия может начинаться ещё раньше — в экстремальном холоде до формирования планет.

Связь с земными находками

Учёные обнаружили доказательства этой связи и на Земле. ПАУ были обнаружены в образцах, собранных с астероидов и возвращённых на планету. Некоторые из них, похоже, образовались в очень холодных условиях. Исследователи изучают, могли ли ПАУ и другие углеродные молекулы помочь создать условия для образования более сложных органических молекул до возникновения жизни.

Значение для понимания происхождения жизни

Хотя фенилен сам по себе не создал жизнь, понимание того, как такие молекулы могут формироваться в ледяной темноте космоса, помогает учёным проследить более масштабный химический путь — от простых молекул к звёздам и планетам и к всё более сложной химии, которая может сделать возможным существование миров, подобных Земле.

Это данные исследования, а не медицинский совет.