Космос хранит секрет жизни: гигантские молекулы стали кирпичиками Солнечной системы

Астрономы сделали открытие, которое меняет представления о химическом наследии Вселенной. В молекулярном облаке Тельца, на расстоянии 430 световых лет от Земли, удалось обнаружить пирен — одну из самых крупных углеродных молекул, известных в космосе. Эта находка позволяет понять, каким образом углеродные соединения стали строительным материалом планет и жизни.

Пирен и его особенности

Пирен относится к полициклическим ароматическим углеводородам (ПАУ). Его структура — четыре соединённых углеродных кольца, благодаря чему молекула отличается высокой устойчивостью к жёстким космическим условиям. По оценкам исследователей, ПАУ составляют до четверти всего углерода, присутствующего в межзвёздной среде.

Особый интерес вызывает тот факт, что пирен был обнаружен в крайне холодном облаке с температурой около 10 Кельвинов. Обычно ПАУ связывают с высокотемпературными процессами, такими как вспышки сверхновых, но новое открытие показало их способность существовать и в ледяных условиях.

Научное подтверждение и методы поиска

Учёные использовали радиотелескоп Грин-Бэнк в Западной Вирджинии. С его помощью удалось зафиксировать "отпечатки" молекул — характерные сигналы при переходе между энергетическими состояниями. Помимо пирена была найдена и модифицированная его версия — цианопирен.

"Один из главных вопросов в области формирования звёзд и планет заключается в том, какая часть химического состава того раннего молекулярного облака сохранилась и сформировала основные компоненты Солнечной системы", — сказал доцент Массачусетского технологического института Бретт Макгуайр.

Связь с Солнечной системой

TMC-1, где найден пирен, по составу схоже с облаком, из которого когда-то возникла Солнечная система. Это указывает, что значительная часть углерода нашей планеты и других тел Солнечной системы — наследие древних межзвёздных облаков. Доказательством служат и результаты миссии "Хаябуса2": в образцах с астероида Рюгу также был найден пирен.

"Это самое убедительное доказательство прямого молекулярного наследования от холодного облака до реальных горных пород Солнечной системы", — отметил Макгуайр.

Устойчивость молекул и новые горизонты

Способность ПАУ сохраняться в экстремальных условиях делает их важными участниками космической химии. Они способны "путешествовать" из облаков в протопланетные диски и влиять на формирование будущих миров.

"Узнавая больше о том, как формируются и перемещаются в космосе эти молекулы, мы узнаём больше о нашей Солнечной системе", — добавила доцент Ильза Кук, Университета Британской Колумбии.

Сравнение: ПАУ и другие углеродные соединения

Советы шаг за шагом: как изучают молекулы в космосе

1. Используют радиотелескопы для поиска спектральных сигналов.

2. Сравнивают сигналы с лабораторными данными.

3. Определяют химический состав облаков.

4. Сопоставляют данные с образцами метеоритов и астероидов.

5. Делают выводы о происхождении углерода в планетных системах.

Ошибка → Последствие → Альтернатива

• Ошибка: игнорировать устойчивые молекулы в холодных регионах космоса.

• Последствие: упущение ключевых данных о происхождении углерода.

• Альтернатива: комплексное изучение как горячих, так и холодных облаков с помощью телескопов ALMA и Грин-Бэнк.

А что если…

Если подобные молекулы широко распространены во Вселенной, то шанс обнаружить их аналоги в других планетных системах резко увеличивается. Это укрепляет гипотезу, что углеродные строительные блоки жизни могут быть универсальным явлением.

FAQ

Как выбрать телескоп для наблюдений таких молекул?
Для радиоспектроскопии подходят крупные обсерватории вроде Грин-Бэнк или ALMA.

Сколько стоит подобное исследование?
Затраты исчисляются миллионами долларов, включая эксплуатацию обсерваторий и анализ данных.

Что лучше для поиска — горячие или холодные облака?
Оба варианта важны: горячие показывают процессы разрушения молекул, холодные — их устойчивость.

Три интересных факта

1. ПАУ могут составлять до четверти углерода во Вселенной.

2. Пирен ранее был известен как продукт горения на Земле.

3. В образцах астероида Рюгу нашли тот же пирен, что и в космосе.

Исторический контекст

• XX век: первые гипотезы о наличии сложных органических соединений в космосе.

• 2010-е: развитие радиоспектроскопии позволило подтверждать молекулы по спектрам.

• 2020-е: находки на астероидах и в межзвёздных облаках окончательно связали их с происхождением планет.

Открытие, опубликованное в Science, устраняет разрыв между древними межзвёздными облаками и материалами, обнаруженными в нашей Солнечной системе