Сложная органика зародилась в космосе задолго до образования Солнечной системы, выяснили ученые

Результаты исследования, опубликованного в Nature Astronomy, предполагают, что глицин и, скорее всего, другие аминокислоты образуются в плотных межзвездных облаках задолго до того, как они превращаются в новые звезды и планеты. К таким выводам ученых привел химический анализ комы кометы 67P / Чурюмова-Герасименко.

Кометы – это самый первозданный материал в Солнечной системе, который отражает молекулярный состав на заре формирования Солнца и планет. Обнаружение глицина в коме кометы 67P / Чурюмова-Герасименко и в образцах, возвращенных на Землю с миссией Stardust, предполагает, что аминокислоты, такие как глицин, образуются задолго до рождения звезд. Однако до недавнего времени считалось, что возникновение глицина требует энергии, что накладывает четкие ограничения на среду, в которой он может образовываться. Моделирование выбросов с поверхности кометы Чурюмова–Герасименко. Credit: ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA Международная группа астрофизиков и разработчиков астрохимических моделей, в основном базирующаяся в Лаборатории астрофизики Лейденской обсерватории (Нидерланды), показала, что глицин может образовываться на поверхности ледяных пылинок в отсутствие энергии через «темную химию». Полученные данные противоречат предыдущим исследованиям, которые предполагали, что для производства этой молекулы требуется ультрафиолетовое излучение.

«Темная химия относится к процессам, не нуждающимся в энергетическом излучении. В лаборатории мы смогли смоделировать условия в темных межзвездных облаках, где частицы холодной пыли покрыты тонкими слоями льда и впоследствии подвергаются атомной бомбардировке», – сообщает доктор Серджио Иопполо, ведущий автор статьи из Лондонского университета королевы Марии (Великобритания). Схематичное представление структуры молекулы глицина H2NCH2COOH, где белым обозначены атомы водорода, синим – азота, черным – углерода, красным – водорода. На первом шаге ученые показали, что как образуется метиламин, предшественник глицина, который был обнаружен в коме кометы 67P. Затем, используя уникальную установку сверхвысокого вакуума, оснащенную серией линий атомного пучка и точными диагностическими инструментами, они подтвердили, что глицин также может возникать в условиях межзвездных облаков при непосредственном присутствии водяного льда.

Дальнейшие исследования с использованием астрохимических моделей подтвердили экспериментальные результаты и позволили исследователям экстраполировать данные, полученные в типичном лабораторном масштабе, на межзвездные условия, преодолев таким образом миллионы лет.

«Мы установили, что значительное количество глицина может постепенно образовываться в межзвездном пространстве», – говорит соавтор исследования профессор Херма Куппен из Университета Радбауда в Неймегене (Нидерланды). Столкновения в молодой Солнечной системе. Credit: ESA Важный вывод из этой работы состоит в том, что молекулы, которые считаются строительными блоками жизни, формируются задолго до звезд и планет. Такое раннее возникновение глицина в эволюции областей звездообразования означает, что эта аминокислота может более широко образовываться в космосе и сохраняется в основной массе льда до включения в кометы и планетезимали, из которых в конечном итоге рождаются планеты.

«Глицин может также стать предшественником других сложных органических молекул. Следуя тому же механизму функциональные группы могут быть добавлены к основной цепи глицина, что приведет к образованию аминокислот, таких как аланин и серин, в темных облаках в космосе. В конце концов, этот обогащенный органический молекулярный коктейль попадает в состав комет и с ними доставляется на протопланеты, как это случилось с Землей и, возможно, другими мирами», – заключили авторы исследования.