Астрохимики десятилетиями искали атомы серы в космосе и обнаруживали удивительно малое количество этого элемента, который является ключевым компонентом жизни. Новое исследование может указать, где он скрывался.
Международная группа исследователей, в которую вошли астрохимик Райан Фортенберри из Университета Миссисипи; Ральф Кайзер, профессор химии Гавайского университета в Маноа; и Самер Гозем, вычислительный химик из Университета штата Джорджия, опубликовала своё [исследование в журнале Nature](https://www.nature.com/articles/s41467-025-61259-2).
«Сероводород есть повсюду: он является продуктом угольных электростанций, влияет на кислотные дожди, изменяет уровень pH океанов и выходит из вулканов», — сказал Фортенберри. «Если мы лучше поймём, на что способна химия серы, технологическая коммерциализация, которая может последовать за этим, может быть реализована только на основе фундаментальных знаний».
Сера — десятый по распространённости элемент во Вселенной
Сера — десятый по распространённости элемент во Вселенной и считается жизненно важным химическим элементом для планет, звёзд и жизни. Отсутствие молекулярной серы в космосе было загадкой в течение многих лет.
«Наблюдаемое количество серы в плотных молекулярных облаках меньше — по сравнению с предсказанной газовой фазой — на три порядка», — сказал Кайзер.
Ответ может заключаться во межзвёздном льду.
В холодных областях космоса сера может образовывать две различные стабильные конфигурации: октасульфидные короны, которые представляют собой группу из восьми атомов серы, расположенных в виде кольцеобразных корон, и полисульфаны — цепочки атомов серы, соединённых водородом. Эти молекулы могут образовываться на ледяных пылевых зёрнах, фиксируя серу в твёрдых формах.
«Если вы используете, например, космический телескоп Джеймса Уэбба, вы получите специфический сигнал на определённых длинах волн для кислорода, углерода, азота и так далее, — сказал Фортенберри. — Но когда вы делаете это для серы, что-то не так, и мы не знаем, почему молекулярной серы недостаточно».
Исследование Кайзера и Фортенберри показало, что эти богатые серой молекулы могут быть в изобилии в ледяных областях межзвёздного пространства, предоставляя астрономам потенциальную дорожную карту для решения загадки серы.
«Лабораторные симуляции межзвёздных условий, подобные этому исследованию, открывают возможные запасы молекул, содержащих серу, которые могут образовываться на межзвёздных льдах», — сказал Кайзер. «Астрономы могут затем использовать результаты и искать эти молекулы полисульфана в межзвёздной среде с помощью радиотелескопов после сублимации в газовую фазу в областях звездообразования».
Причина, по которой серу было так трудно найти, заключается в том, что связи, которые она образует, постоянно меняются, переходя от корон к цепочкам и другим формам.
«Она никогда не сохраняет одну и ту же форму, — сказал Фортенберри. — Это похоже на вирус — по мере движения он меняется».
Работа исследователей определяет возможные стабильные конфигурации, которые астрономы могут искать во Вселенной.
«Что мне нравится в астрохимии, так это то, что она заставляет задавать сложные вопросы, а затем находить творческие решения, — сказал Фортенберри. — И эти сложные вопросы и творческие решения могут иметь значительные, непредвиденные положительные последствия».
Предоставлено [Университетом Миссисипи](https://phys.org/partners/university-of-mississippi/).