Первое обнаружение молекулы цианопирена в космосе - ключ к зарождению жизни
В своих предыдущих исследованиях американские ученые обнаружили химические следы цинка на осколках метеоритов, подчеркнув их фундаментальную роль в зарождении жизни на Земле. Недавно междисциплинарная группа ученых впервые обнаружила в космосе присутствие цианопирена, крупномасштабной молекулы углерода. Это открытие может дать ценные сведения о формировании нашей Солнечной системы и зарождении жизни на Земле.
Ученые из Массачусетского технологического института (MIT) при поддержке специалистов в области физической химии и астрономии из США и Канады обнаружили 1-цианопирен в молекулярном облаке Тельца. Это соединение, производное от пирена и состоящее из четырех плоских колец углерода, относится к категории полициклических ароматических углеводородов (ПАУ).
Впервые обнаруженные в 1960-х годах в углеродистых метеоритах, ПАУ всегда подозревались в существовании в межзвездных облаках. Однако предыдущие наблюдения были ограничены колебательными характеристиками, обнаруженными с помощью инфракрасных телескопов, что не позволяло точно идентифицировать присутствующие ПАУ.
«С момента разработки гипотезы о ПАУ в 1980-х годах их существование в космосе было широко признано, они были обнаружены в метеоритах, кометах и образцах астероидов», — объясняет Габи Венцель, постдокторант Массачусетского технологического института и ведущий автор исследования, в пресс-релизе MIT. Она отмечает, что использование инфракрасной спектроскопии не позволяет однозначно идентифицировать отдельные ПАУ в космосе. Однако их присутствие в астероидах и кометах позволяет предположить, что они внесли значительный вклад в углерод, сформировавший Солнечную систему.
Японское исследование, проведенное в 2023 году, подтвердило эту гипотезу. Ученые проанализировали образцы астероида Рюгу, который образовался при рождении Солнца и его планет, и обнаружили обильное присутствие пирена. Основываясь на этом открытии, Венцель и его коллеги предположили существование этой молекулы в межзвездном пространстве.
От лабораторий до края космоса
В исследовании, недавно опубликованном в журнале , ученые описывают, как они синтезировали цианопирен в лаборатории, а затем превратили его в газ, чтобы облегчить его обнаружение с помощью радиотелескопов. «Этот проект был бы невозможен без сотрудничества с химиком-органиком, способным создать эту молекулу, которая не является коммерчески доступной», — отмечает Ильза Кук, доцент Университета Британской Колумбии и соавтор исследования. Команда сравнила молекулярную подпись, полученную в лаборатории, с той, что была обнаружена в космосе, и обнаружила полное совпадение.
На втором этапе исследования ученые использовали радиотелескоп обсерватории Грин-Бэнк, крупнейший в мире, для сканирования молекулярного облака Тельца, расположенного в 430 световых годах от Земли. Они обнаружили сигнатуры цианопирена. Бретт Макгуайр, химик из Массачусетского технологического института, отметил, что эта молекула составляет 0,1 % от общего количества обнаруженного углерода, добавив, что «хотя это может показаться скромным, большая часть углерода заключена в окиси углерода, второй по распространенности молекуле после молекулярного водорода». Он заключает: «Это удивительное изобилие, удивительно стабильный межзвездный поглотитель углерода. Теперь у нас есть представление о текущем химическом составе нашей Солнечной системы и взгляд на то, какой она могла быть до своего формирования».