У холодних і темних регіонах міжзіркового простору, де немає планет і не проникає світло зірок, астрономи зафіксували несподівану хімічну знахідку. Дослідники виявили найбільшу з усіх відомих молекул, що містять сірку, яку будь-коли реєстрували за межами Землі. Це відкриття кидає виклик уявленням про те, де і коли формуються складні хімічні сполуки.
Щоб дізнатись останні новини, слідкуйте за нашим каналом Google News онлайн або через застосунок.
Виявлена сполука має кільцеподібну структуру та відома під назвою 2,5-циклогексадієн-1-тіон із хімічною формулою C₆H₆S. Її знайшли у масивній молекулярній хмарі поблизу центральної області Чумацького Шляху. Саме такі хмари вважаються колискою майбутніх зіркових систем, хоча в цьому випадку мова йде про регіон, де процес формування зірок ще не розпочався.
Значення відкриття виходить далеко за межі простої реєстрації нової молекули. Воно заповнює одну з давніх прогалин в астрохімії та підкріплює гіпотезу, що базові хімічні компоненти, необхідні для виникнення життя, починають формуватися задовго до народження зірок, появи планет і навіть задовго до формування самої Землі.
За словами провідного дослідника Міцунорі Аракі з Інституту позаземної фізики імені Макса Планка, це перше однозначне підтвердження існування складної кільцевої молекули з атомом сірки у міжзоряному просторі. Він наголосив, що це відкриття є важливим кроком до розуміння хімічного зв’язку між космічним середовищем і будівельними блоками життя.
Сірка відіграє ключову роль у біохімії на Землі. Вона входить до складу білків, ферментів і багатьох життєво важливих молекул. Проте впродовж десятиліть складні сірковмісні сполуки залишалися майже невловимими у космосі. Астрономи неодноразово знаходили великі органічні молекули на основі вуглецю, тоді як сполуки з атомами сірки зазвичай виявлялися простими та невеликими, переважно з кількістю атомів не більше шести.
Це створювало серйозну наукову загадку. Комети та метеорити у Сонячній системі містять значно складніші сірковмісні речовини. Виходило, що десь між міжзоряним простором і формуванням планетних систем сірка ніби зникала або переходила у невідомі форми.
Щоб розв’язати цю проблему, науковці вирішили змінити підхід. Замість пошуку гіпотетичних молекул у космосі вони спочатку створили аналогічну сполуку в лабораторних умовах. Для експерименту використали тіофенол, рідину з різким запахом, яка містить сірку. Через цю речовину пропустили електричний розряд напругою близько 1000 В, що дозволило розщепити початкові молекули і спричинило їх повторне з’єднання у нові конфігурації. Такий процес імітує екстремальні енергетичні умови, характерні для міжзоряного середовища.
Одним із результатів експерименту стала стабільна молекула C₆H₆S, яка має шестичленне вуглецеве кільце та загалом 13 атомів. Після її отримання команда перейшла до етапу ідентифікації. У космосі молекули не спостерігають безпосередньо, натомість їх виявляють за характерними радіохвильовими сигналами, які виникають під час обертання молекулярних структур.
За допомогою спеціально розробленого спектрометра дослідники виміряли точні радіочастоти цієї молекули з надзвичайною точністю до семи значущих цифр. Таким чином було створено унікальний спектральний «відбиток», який можна порівнювати з астрономічними спостереженнями.
Наступним кроком став пошук цього сигналу в архівах даних, отриманих двома потужними радіотелескопами в Іспанії. Йдеться про 30-метровий телескоп IRAM і 40-метровий телескоп Yebes. Вчені виявили потрібний спектральний підпис у добре відомій молекулярній хмарі G+0.693–0.027, що розташована приблизно за 27 000 світлових років від Землі поблизу центру Чумацького Шляху.
Особливу цінність відкриттю додає той факт, що ця хмара ще не сформувала зірок. Це означає, що складна сіркова хімія виникає на надзвичайно ранніх етапах космічної еволюції, задовго до початку активного зореутворення.
За словами Валеріо Латтані, одного з авторів дослідження та науковця Інституту позаземної фізики імені Макса Планка, результати показують, що молекула з 13 атомів, подібна за структурою до сполук, знайдених у кометах, уже існує в молодих молекулярних хмарах без зірок. Це є прямим доказом того, що хімічний фундамент життя формується ще до народження зіркових систем.
Водночас це відкриття не дає відповіді на всі запитання. Воно створює чіткий хімічний міст між міжзоряним середовищем і матеріалом, який потрапляє до складу комет і метеоритів. Це свідчить про те, що складні сірковмісні молекули можуть переживати тривалий шлях від хмар, у яких формуються зірки, до планетних систем.
Проте залишається незрозумілим, наскільки поширеною є така хімія та як саме ці сполуки змінюються під час еволюції зірок і планет. Хімія сірки вважається однією з найскладніших для моделювання. Багато потенційних молекул можуть залишатися невидимими для астрономів лише тому, що їхні спектральні характеристики ще не вивчені в лабораторії.
Подальші дослідження будуть зосереджені на пошуку ще більших і складніших сірковмісних сполук як у контрольованих лабораторних умовах, так і безпосередньо у міжзоряному просторі. Це може суттєво змінити уявлення про те, як саме хімія життя зароджується у Всесвіті.
Читайте також:
- Астрономи з’ясували, чому деякі зірки не старіють мільярдами років
- Епізодичний космос: надмасивна чорна діра прокинулася після 100 млн років тиші