Российские ученые обнаружили «веселящий газ» в межзвездных льдах вокруг протозвезд
Российские астрохимики впервые обнаружили молекулу закиси азота (N2O), известной как «веселящий газ», в межзвездных льдах. Открытие помогает понять, как газ включается в состав более сложных органических соединений в космосе, и дает новые данные для понимания происхождения пребиотической химии. Результаты опубликованы в журнале Astronomy and Astrophysics.
Научный коллектив Лаборатории астрохимических исследований Уральского федерального университета (УрФУ) проанализировал данные космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST) по 50 протозвездам — объектам на ранней стадии формирования. В направлении ледяных мантий, покрывающих частицы космической пыли, в 16-ти из них были обнаружены спектральные признаки закиси азота. Ее содержание варьировалось от 0,2% до 2,1% по отношению к водному льду.
«Обнаружение закиси азота в более чем десятке протозвезд означает, что эта молекула широко распространена в межзвездных льдах, а наша работа — первое уверенное обнаружение ледяного N2O», — пояснила одна из авторов работы, лаборант-исследователь Варвара Картеева.
Чтобы интерпретировать результаты, полученные телескопом «Джеймс Уэбб», ученые использовали спектры аналогов межзвездных льдов, выращенных на лабораторной установке вуза ISEAge. С помощью полученных спектров удалось провести анализ наблюдений межзвездных облаков и выявить N2O.
Открытие имеет большое значение для астрохимии. В то время как в газовой фазе межзвездных облаков известно более 300 молекул, в твердой фазе (льдах) достоверно идентифицировано лишь несколько — закись азота стала девятой в этом списке. Специалисты УрФУ также обнаружили предварительные признаки присутствия во льдах еще одной молекулы — изоциановой кислоты (HNCO).
Как отмечают исследователи, обнаружить молекулы во льдах гораздо сложнее, чем в газе, поскольку в твердой фазе рассмотреть их можно только в инфракрасном диапазоне — в случае, когда неподалеку находится звезда, которая «посвечивает» необходимую область. Есть и множество других факторов, осложняющих поиски.
Обнаружение N2O важно для понимания химической эволюции азота в космосе. Эта молекула химически более активна при низких температурах (около 10 К, или –263 °C), чем, например, молекулярный азот (N₂), который считается основным резервуаром азота во льдах.
Таким образом, закись азота может служить ключевым промежуточным звеном в образовании более сложных азотсодержащих органических молекул, включая аминокислоты — строительные блоки белков.
Исследователи подчеркивают, что химические реакции на поверхности ледяных зерен могут быть гораздо эффективнее в синтезе сложных соединений, чем реакции в разреженном газе. Кроме того, вещество из межзвездных льдов, попавшее на молодую планету, с большей вероятностью может доставить туда органический материал, чем газ из протопланетного облака.
Интересно, что 8 из 16 протозвезд с обнаруженной закисью азота находятся в области активного звездообразования Орион А. Ученые предполагают, что на появление N2O может влиять интенсивное ультрафиолетовое излучение, характерное для этого региона. Однако точные механизмы образования этой молекулы в межзвездных льдах еще предстоит установить в ходе дальнейших исследований.
Ранее российские ученые смоделировали химический состав атмосферы и гидросферы на ранней Земле в период возникновения жизни. Исследование показало, что 4,5-4,2 млрд лет назад на нашей планете был прохладный климат с разреженной атмосферой и щелочным, богатым аммонием и фосфатом океаном.
На обложке фото Млечного пути. Источник: Коуровская обсерватория УрФУ
Самое популярное
