Астрономы обнаружили потенциальный новый строительный блок органической материи в межзвездном пространстве

Углерод является строительным материалом для всей жизни на Земле и составляет примерно 45–50% всей сухой биомассы. При соединении с такими элементами, как водород, образуются органические молекулы, известные как углеводороды, а с водородом, кислородом, азотом и фосфором он образует пиримидины и пурины — основа ДНК.

Углеродный цикл, в ходе которого атомы углерода непрерывно перемещаются из атмосферы на Землю и обратно, также играет важную роль в поддержании жизни на Земле с течением времени. В результате ученые полагают, что углерод должно быть легко найти в космосе, но это не всегда так. Хотя его наблюдали во многих местах, астрономы не обнаружили его в тех объемах, на которые они рассчитывали.

Однако новое исследование, проведенное международной группой ученых из Массачусетского технологического института (MIT) и Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (CfA), выявило новый тип сложной молекулы в межзвездном пространстве.

Это открытие, известное как 1-цианопрен, может пролить свет на то, где можно найти строительные блоки жизни и как они эволюционируют.

Исследованием руководила Габи Венцель, постдокторант кафедры химии Массачусетского технологического института. К ней присоединились исследователи из CfA, Университета Британской Колумбии, Мичиганского университета, Университета Ворчестера, Университета Вирджинии, Военного института Вирджинии (VMI), Национального научного фонда (NSF), Национальной радиоастрономической обсерватории (NRAO) и Лаборатории астрохимии в Центре космических полетов имени Годдарда (GSFC) NASA.

Статья, описывающая их выводы, недавно появилась в журнале Science.

Для своего исследования команда использовала телескоп NSF Green Bank (GBT), самый точный, универсальный и крупнейший в мире полностью управляемый радиотелескоп, расположенный в обсерватории Green Bank в Западной Вирджинии. Этот сложный инструмент позволил команде обнаружить присутствие 1-цианопирена на основе его уникального вращательного спектра.

1-цианопрен — сложная молекула, состоящая из нескольких конденсированных бензольных колец, и относится к классу молекул полициклических ароматических углеводородов (ПАУ). На Земле они образуются при сжигании ископаемого топлива или других органических материалов, таких как обугленное мясо или сгоревший хлеб.

Изучая PHA, астрономы надеются узнать больше об их жизненных циклах и о том, как они взаимодействуют с ISM и близлежащими небесными телами. Как объяснил в недавнем пресс-релизе CfA соавтор Харшал Гупта, директор программы NSF для GBO и научный сотрудник CfA:

«Определение уникального вращательного спектра 1-цианопирена потребовало работы междисциплинарной научной группы. Это открытие является прекрасной иллюстрацией тесного и гармоничного сотрудничества химиков-синтетиков, спектроскопистов, астрономов и модельеров».

Это был впечатляющий подвиг из-за сложности (или даже невозможности) обнаружения этих молекул из-за их большого размера и отсутствия постоянного дипольного момента. «Это самые большие молекулы, которые мы обнаружили в TMC-1 на сегодняшний день. Это открытие раздвигает границы нашего понимания сложности молекул, которые могут существовать в межзвездном пространстве», — добавил соавтор профессор Массачусетского технологического института Бретт Макгуайр, который также является приглашенным астрономом в NSF и NRAO.

Ранее считалось, что эти молекулы образуются только в высокотемпературных средах, например, в области, окружающей старые звезды. Это согласуется с тем, что астрономы уже давно знают о некоторых богатых углеродом звездах, которые производят огромное количество небольших молекулярных слоев углерода, которые затем распределяются в межзвездной среде (ISM). Кроме того, предыдущие исследования предполагали, что инфракрасная флуоресценция ПАУ, вызванная поглощением ультрафиолетового излучения близлежащих звезд, может быть ответственна за инфракрасные полосы, наблюдаемые во многих небесных объектах.

Интенсивность этих полос привела некоторых астрономов к предположению, что ПАУ могут составлять значительную долю углерода в межзвездной среде. Другие астрономы утверждали, что эти богатые углеродом молекулы не могли бы выжить в суровых условиях межзвездного пространства, поскольку температура в межзвездной среде слишком низкая — в среднем около 10 К (-263 °C; -442 °F). Однако молекулы 1-цианопирена, которые наблюдали Вензель и ее коллеги, находились в ближайшей к Земле области звездообразования, холодном межзвездном облаке, известном как молекулярное облако Тельца-1 (TMC-1).

Поскольку эта туманность еще не начала формировать звезды, ее температура такая же, как у ISM. «TMC-1 — это естественная лаборатория для изучения этих молекул, которые затем формируют строительные блоки звезд и планет», — сказал Венцель. Эти наблюдения предполагают, что PHA, такие как 1-цианопирен, могут иметь совершенно другой механизм формирования и/или могут выживать в суровых условиях космоса. В то же время обнаружение цианопирена может предоставить косвенные доказательства еще более крупных и сложных молекул в будущих наблюдениях.

Это исследование было поддержано измерениями и анализом, проведенными лабораторией молекулярной спектроскопии доктора Майкла Маккарти в CfA. Как он указал:

«Микроволновые спектрометры, разработанные в CfA, представляют собой уникальные приборы мирового класса, специально разработанные для измерения точных радиосигналов сложных молекул, таких как 1-цианопирен.

Прогнозы даже самых передовых квантово-химических теорий все еще в тысячи раз менее точны, чем те, которые необходимы для идентификации этих молекул в космосе с помощью радиотелескопов, поэтому эксперименты в лабораториях, подобных нашей, необходимы для этих новаторских астрономических открытий».

Рудой Андрей Владимирович, Антивоенное этническое движение «Новая Тыва» (New Tuva), Центр Т, Транс, Кац Максим Евгеньевич, Общество с ограниченной ответственностью «Первый научный», Лаборатория публичной социологии, Региональная общественная организация помощи женщинам и детям, находящимся в кризисной ситуации «Информационно, ФОНД ПОДДЕРЖКИ СРЕДСТВ МАССОВОЙ ИНФОРМАЦИИ «СРЕДА», Фонд «Центр гражданского анализа и независимых исследований «ГРАНИ», Автономная некоммерческая организация «Научный центр международных исследований «ПИР», Интернет признаны в РФ иностранными агентами.
Автор: Павлова Ольга
Источник: knowridge.com
📅 Сегодня, 08:21