Воспроизведен процесс образования органики в ледяных глубинах космоса

Откуда в космосе берётся органика? Команда исследователей во главе с Майклом Хюльсом (Michael A. Huels) из Шербрукского университета в Канаде опубликовала в издании Journal of Chemical Physics статью, отвечающую на этот вопрос. Исследователи воспроизвели в лаборатории процесс образования сложных молекул из смеси метана и кислорода. «Двигателем» реакции послужили электроны, выбиваемые из вещества излучением молодых звёзд.

В космосе есть органика. Для современной астрономии это далеко не новость. Но как образуются сложные молекулы в ледяных космических безднах? Ведь низкие температуры отнюдь не способствуют химическим реакциям.

Хюльс и его коллеги предположили, что всё дело в электронах. Излучение молодых звёзд срывает их с орбит, превращая атомы в ионы. Выбитые электроны в свою очередь вносят вклад в дальнейшую ионизацию вещества. Это и провоцирует химические реакции, поскольку ионы гораздо активнее нейтральных атомов.

Чтобы проверить свою гипотезу, исследователи имитировали этот процесс в лаборатории. При температуре -251 градус по Цельсию они бомбардировали многослойные плёнки из смеси затвердевших метана и кислорода электронами с энергией 70 электронвольт. Примерно такую энергию и должна иметь частица, выбитая со своей орбиты квантом ионизирующего излучения.

Ингредиенты смеси не являются чем-то уникальным для космоса. Метан – это простейший углеводород. Он есть, например, в составе комет и планет-гигантов (Нептун и вовсе состоит из него на треть). Кислород как химический элемент тоже очень распространён во Вселенной. Правда, его не так просто обнаружить именно в виде молекулы O2 ввиду его высокой химической активности. Но в холодных объятиях межзвёздной среды, когда кислород представляет собой не газ, а лёд, это возможно.

Исследователи обнаружили, что в смеси образуются ионы C2-, C2H- и C2H2-, при этом их количество увеличивается с возрастанием плотности потока электронов. То есть электроны превращают молекулы метана и кислорода в ионы, из них происходит химический синтез сложных молекул, содержащих несколько атомов углерода, которые в свою очередь тоже становятся ионами.

Строгий масс-спектрометр зафиксировал, что среди продуктов реакции есть пропилен, этан и даже этанол. Кроме того, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия подтвердила образование химических связей вида C-O, C=O и O=C-O.

Конечно, сами эти молекулы не являются «строительными блоками» жизни. Но важно, что продемонстрирован процесс, который в условиях межзвёздного пространства превращает простые молекулы в сложные. Он может быть частью огромного химического комбината Вселенной, благодаря которому как минимум одну планету населяют живые существа.

Напомним, что «Вести.Наука» (nauka.vesti.ru) рассказывали об обнаружении органических веществ в составе комет, метеоритов и на поверхности астероидов. Также мы писали о загадочных химических реакциях в космосе и даже о молекулах сахара на просторах Вселенной.