Химики помогли разгадать тайну пропавшей космической серы
Астрохимики десятилетиями искали молекулы серы в космосе. На Земле этот элемент встречается повсеместно, однако в молекулярных облаках его гораздо меньше, чем ученые рассчитывали обнаружить. Новое исследование объясняет, где может скрываться «пропавшая» сера, а главное — где и когда ее нужно искать.
Исследование провела международная группа ученых. Возглавили ее астрохимик Райан Фортенберри, химик Ральф Кайзер и специалист по вычислительной химии Самер Гозем. Результаты уже опубликовали в журнале Nature Communications.
Как отметил Фортенберри, на Земле сероводород встречается повсюду: он является продуктом работы угольных электростанций, влияет на кислотные дожди, изменяет уровень кислотности океанов и выделяется из вулканов. Сера — это десятый по распространенности элемент во Вселенной. Он считается важным для формирования планет, звезд и живых организмов. Недостаток молекулярной серы в космосе был загадкой на протяжении многих лет.
«Наблюдаемое количество серы в плотных молекулярных облаках на три порядка меньше по сравнению с прогнозируемым содержанием в газовой фазе», — сказал Кайзер.
Теперь исследователи выяснили, что недостающее вещество может скрываться в межзвездном льде. В холодных областях космоса атомы серы связываются в устойчивые молекулы — орторомбическую серу S₈, состоящую из восьми атомов, и полисульфаны, представляющие собой цепочки серы с атомами водорода. Эти соединения формируются на поверхности ледяных пылинок в межзвездных облаках, а сера в них переходит из газообразного агрегатного состояния в твердое.
По словам Фортенберри, такие формы серы труднее всего обнаружить при помощи инфракрасных телескопов вроде «Джеймса Уэбба», потому что их спектральные сигнатуры слабо выражены. В результате данные наблюдений выглядят неполными и не совпадают с теоретическими прогнозами. Но это не значит, что сера исчезла — она просто приняла форму, в которой ее сложнее обнаружить.
Лабораторные эксперименты, имитирующие условия межзвездного пространства, показали, что при облучении сероводородного льда образуются как полисульфаны, так и S₈. Эти молекулы могут сохраняться в ледяной оболочке миллионы лет, пока облако остается холодным. Когда в нем начинается формирование звезды, лед нагревается и соединения серы испаряются, становясь газообразными. Исследователи считают, что именно тогда искомые атомы можно будет обнаружить с помощью радиотелескопов.
Ранее «Уэбб» нашел следы серы в атмосфере ближайшей суперземли. Выяснили, почему этот факт является одновременно и странным, и интригующим.
Самое популярное
