Астрономы обнаружили разнообразные сложные органические молекулы (СОМ) в протопланетном диске, окружающем молодую звезду. Это даёт новые убедительные доказательства о химических корнях жизни.
Команда под руководством Абубакара Фадула из Института астрономии Общества Макса Планка (MPIA) использовала Атакамскую большую миллиметровую/субмиллиметровую матрицу (ALMA) и выявила 17 сложных соединений в диске V883 Ориона.
Органическая сложность сохраняется в ходе звёздной эволюции
Эти молекулы считаются предшественниками строительных блоков жизни. Они являются важной частью головоломки, которую учёные пытаются решить десятилетиями — переход от простых соединений, образованных в межзвёздных облаках, к биологически значимым химическим веществам на молодых планетах.
Традиционно учёные предполагали сценарий «перезагрузки», считая, что высокоэнергетические процессы вокруг формирующейся звезды — такие как удары, излучение и выброс газа — разрушают большинство сложных молекул, созданных ранее в космосе. Однако исследование Фадула указывает на другое направление. Согласно исследованию, «наши находки указывают на прямую связь химического обогащения и возрастания сложности между межзвёздными облаками и полностью развившимися планетарными системами».
Соавтор исследования Камбер Шварц добавляет: «Наши результаты показывают, что протопланетные диски наследуют сложные молекулы с более ранних стадий, и формирование сложных молекул может продолжаться на стадии протопланетного диска».
Среди 17 соединений, обнаруженных в V883 Ориона, были гликольонитрил — известный предшественник аминокислот, таких как глицин и аланин, а также нуклеобаза аденин. Эти молекулы жизненно важны для РНК и ДНК, что подчёркивает связь между астрохимией и биологическим потенциалом. Наличие этиленгликоля, который играет роль в более сложных органических реакциях, ещё больше укрепляет эту связь.
Бурные вспышки звёзд раскрывают скрытые молекулы
Обнаружение этих сложных молекул стало возможным благодаря вспышке звёздной энергии в системе V883 Ориона. Обычно такие молекулы задерживаются в ледяных пылевых зёрнах во внешних областях диска, за так называемой снеговой линией. Но когда молодая звезда переживает фазу вспышки, газ падает на неё из диска, создавая интенсивное тепло. Эта энергия нагревает окружающую среду, испаряя лёд и высвобождая сложные молекулы в газовую фазу, где они становятся обнаруживаемыми.
Этот механизм отражает процессы, наблюдаемые в нашей Солнечной системе. Кометы, которые также содержат сложные соединения, нагреваются при приближении к Солнцу, образуя газовые комы, что позволяет изучить их химический состав с помощью спектроскопии. В обоих случаях внешнее нагревание раскрывает скрытую органику.
«Сложные молекулы, включая этиленгликоль и гликольонитрил, излучают на радиочастотах», — говорит Шварц. «ALMA идеально подходит для обнаружения этих сигналов». Обсерватория, управляемая Европейской южной обсерваторией (ESO) в чилийской пустыне Атакама на высоте 5000 метров, позволила исследователям с исключительной точностью нацелиться на слабые выбросы из V883 Ориона.
Связь межзвёздной химии с происхождением жизни
Ранее было документально подтверждено присутствие СОМ, таких как метанол, ацетонитрил и пропионитрил, в областях формирования звёзд. Но это новое исследование заполняет важный пробел. Оно связывает эти молекулы ранней стадии с более зрелыми строительными блоками планет, обнаруженными в кометах, астероидах и метеоритах.
Непрерывность этой химии от межзвёздных облаков до планетарных систем подчёркивает долгосрочный путь молекулярной сложности, который охватывает световые годы и миллионы лет. Соавтор Тушар Сухасария, руководитель лаборатории происхождения жизни MPIA, объясняет: «Мы недавно обнаружили, что этиленгликоль может образовываться под действием ультрафиолетового излучения этаноламина, молекулы, которая недавно была обнаружена в космосе».
Новые вопросы на горизонте
Хотя эти открытия многообещающие, исследователи предупреждают, что требуется дополнительная работа. «Мы всё ещё не разобрались во всех сигнатурах, которые обнаружили в наших спектрах», — говорит Шварц. Некоторые сигналы требуют данных с более высоким разрешением для подтверждения, и существует вероятность того, что даже более сложные молекулы остаются необнаруженными.
Команда также считает, что изучение других диапазонов длин волн в электромагнитном спектре может принести новые сюрпризы. «Кто знает, что ещё мы можем обнаружить?» — задаётся вопросом Фадул, указывая на будущее, в котором астрономы могут составить полную картину космической пребиотической химии в различных планетарных питомниках.