5.6K
Жизнь существует в мириадах дивных форм. Однако, если вы «разберете» любой организм вплоть до его самых мелких запчастей, материал будет один: атомы углерода, соединенные с водородом, кислородом и другими элементами. Но как эти основные вещества создаются в пространстве? Древняя загадка.
Теперь, благодаря космической обсерватории ESA «Herschel» астрономам удалось лучше понять, как формируются молекулы, необходимые для создания химических веществ, являющихся основой для зарождения жизни. Ученые обнаружили, что именно ультрафиолетовый свет звезд играет ключевую роль в генерации «кирпичиков жизни», а не турбулентность, как считалось ранее.
Исследователи изучили состав химии углерода в туманности Ориона – ближайшей к Земле области звездообразования, рождающей массивные звезды. Они сопоставили количество, температуру и движение молекул углеводорода (CH), положительно заряженного иона углеводорода (CH+) и их прародителя иона углерода (C+). Ион представляет собой атом или молекулу с дисбалансом протонов и электронов, в результате чего он имеет либо положительный, либо отрицательный заряд.
«На Земле Солнце является движущим источником почти всего живого. Теперь мы узнали, что звездный свет является катализатором для образования химических веществ, предшествующих необходимым материалам для зарождения жизни», – сказал Партик Сорри, ведущий автор работы из Калифорнийского технологического института (США).
В начале 1940-х годов CH и CH+ были двумя из первых трех молекул из когда-либо найденных в межзвездном пространстве. При изучении молекулярных облаков в Орионе с помощью «Herschel», ученые с удивлением обнаружили, что CH+ излучает, а не поглощает свет, то есть он теплее, чем фоновый газ. Молекула CH+ требует много энергии, когда взаимодействует с водородом в облаке. Его более высокая температура и большая численность весьма загадочны. Откуда же так много положительных ионов углеводорода в молекулярных облаках, подобных туманности Ориона?
Многие исследователи пытались ответить на этот вопрос раньше, но их наблюдения ограничивались небольшим количеством доступных для изучения фоновых звезд. «Herschel» пришел на помощь. Он смог прозондировать область электромагнитного спектра (связанного с холодными объектами), что было не под силу телескопам до этого, и рассмотрел всю туманность Ориона, а не отдельные звезды внутри нее.Одной из ведущих теорий происхождения основных углеводородов является то, что они образуются в областях большой турбулентности, вызванной взрывом сверхновых или выбросом вещества молодыми звездами. Ударные волны создают колебания в материале, с которым они сталкиваются. Эти колебания могут выбивать электроны из атомов, создавая ионы, которые более склонны к объединению. Но новое исследование не обнаружило корреляции между этими потрясениями и CH+ в туманности Ориона.
Данные «Herschel» показали, что молекулы CH+ вероятнее всего были созданы ультрафиолетовым излучением очень молодых звезд внутри туманности Ориона, которые, по сравнению с Солнцем, гораздо более массивны и испускают больше ультрафиолетового света. Когда молекула поглощает фотон света, она «возбуждается» и получает энергию, необходимую для вступления в реакцию с другими частицами.
Давно известно, что туманность Ориона имеет много газообразного водорода. Когда ультрафиолетовый свет от больших звезд нагревает окружающие молекулы водорода, это создает условия для формирования углеводородов. По мере того как межзвездный водород становится более теплым, углеродные ионы, которые первоначально образуются в звездах, начинают реагировать с молекулярным водородом, создавая CH+. В конечном счете, CH+ захватывает электрон и создает нейтральную молекулу CH. Полученные результаты имеют решающее значение для понимания формирования основных углеводородов и в других галактиках.
«Это начало всей химии углерода. Если вы хотите создать что-то более сложное, вы должны пройти этот путь», – говорит Джон Пирсон, соавтор исследования из Лаборатории реактивного движения NASA.