У молекулярній хмарі Тельця, одному з найближчих до Землі зоряних ясел, вчені знайшли дві молекули, що містять нітрил, і це неймовірно цікаво, оскільки саме ці молекули можуть розкрити інформацію про походження життя у Всесвіті, яким ми його знаємо.
Молекулярна хмара Тельця (TMC-1) — це міжзоряна хмара в сузір’ях Тельця та Вознича, а нещодавно відкриті молекули в ній відомі як малононітрил і малеонітрил. Молекули були виявлені з використанням даних поточного дослідження лінії QUIJOTE TMC-1, яке виконується за допомогою телескопа Yebes в Іспанії. Коротко кажучи, їх присутність свідчить про те, що в космосі відбуваються складні хімічні процеси — процеси, які можуть містити підказки до правди про те, як виникло життя.
«Дінітрили, як і малононітрил, були визнані попередниками в пребіотичному синтезі пуринів і піримідинів, які є основою РНК і ДНК», — пояснив Марселіно Агундес Чіко, дослідник Фундаментального інституту фізичної науки (CSIC) у Мадриді. Іспанія, повідомляє Space.com. «Чим більше ми досліджуємо, тим більше розуміємо, що молекулярні хмари здатні синтезувати пребіотичні молекули».
Останніми роками в астрохімії відбувся захоплюючий етап, коли нові методи спостереження та передові телескопи дозволили вченим виявити сплеск нових молекул у космосі з дивовижною складністю. «Здається, немає обмежень для ступеня хімічної складності, яку здатний виготовити міжзоряний простір», — сказав Агундес. «Холодні міжзоряні хмари більше не вважаються інертними місцями, а дуже активними хімічними лабораторіями».
Серед усіх поширених типів молекул є ті, що містять нітрильну групу, яка складається з потрійних зв’язків атомів вуглецю та азоту. Такого роду молекули насправді надзвичайно рясні. «Нітрильна група надзвичайно стабільна», — сказав Агундес. «Вуглець і азот утримуються разом завдяки потрійному зв’язку, який виявляється одним із найміцніших хімічних зв’язків у природі».
Однак міжзоряна хімія відрізняється від хімії, яка відбувається на Землі, де реакції зазвичай призводять до найбільш стабільних продуктів. У космосі, який є холодним середовищем з низьким рівнем енергії, результат хімічних реакцій більше залежить від швидкості або ймовірності реакції, а не від стабільності. Це означає, що реакції, які відбуваються швидко, навіть якщо вони не призводять до найстабільніших продуктів, мають тенденцію домінувати над повільнішими реакціями. Нітрили загалом дуже поширені в космосі, що говорить нам про те, що їх не лише легко утворювати, але й що вони дуже стійкі до руйнування.
Ця стабільність у поєднанні з імовірністю їх утворення фактично робить нітрили більш поширеними, ніж інші типи молекул, які можуть легше розкладатися або реагувати. Щоб пов’язати нещодавно відкриті молекули нітрилу з хімією, яка могла стати причиною життя на Землі, астрохіміки повинні визначити міжзоряні реакції, які їх спричинили. Тому Агундес і його колеги шукали інші молекули, які могли б служити вихідними матеріалами для двох нітрилів, які вони виявили, пропонуючи потенційне розуміння шляхів реакцій, залучених до їх утворення.
Ось що вони знайшли.
Команда повідомляє, що малононітрил і малеонітрил були у вісім і три рази менше в хмарі TMC-1, відповідно, порівняно з аналогічними молекулами, в яких один із потрійних зв’язків азоту замінений потрійним зв’язком вуглець-вуглець.
Можливі реакційноздатні види, відомі як «радикал», які можуть призводити до утворення як молекул, що містять вуглець-вуглецевий потрійний зв’язок, так і малононітрилу та малононітрилу, також виявились приблизно в десять разів більшими у формі вуглецю порівняно з до нітрильних радикалів. «[Потрійний зв’язок вуглець-вуглець] дуже важко розірвати після того, як він утвориться, і TMC-1 багатий вуглеводнями», – сказав Агундес. Тому не дивно, що молекул на основі вуглецю більше, ніж молекул на основі нітрилу.
Команда змогла запропонувати шлях реакції для виробництва малеонітрилу за допомогою хімічного моделювання. Однак дослідники наткнулися на стінку з малононітрилом: вони не змогли довести, як він утворюється в холодній міжзоряній хмарі.
За словами Агундеса, це пов’язано з проблемою, яка стоїть перед галуззю, а саме: темпи нових відкритих молекул випереджають здатність існуючих моделей пояснити, як вони утворюються. Наприклад, малеонітрил зараз не включений в хімічні бази даних.
«Величезна швидкість, з якою молекули відкриваються в космосі [за останні] три роки чи близько того, не може бути перетравлена хімічними моделями», — пояснив Агундес. «Багато з виявлених молекул навіть не включені в реакційні мережі, які використовуються в астрохімії. Щоб зрозуміти, як вони утворюються, нам потрібно дослідити багато нових реакцій».
Агундес каже, що зараз вони працюють над рішенням, яке опублікують у майбутньому дослідженні. Однак дані, зібрані тут, а також дані інших дослідницьких досліджень, допомагають створити зростаючу платформу знань, яку вчені зможуть використовувати, щоб з’ясувати таємницю життя у Всесвіті — і, можливо, одного разу знайти її в іншому місці. .
«Дані, які ми маємо для інших хмар, не такі чутливі, але немає причин вважати TMC-1 особливим», — сказав Агундес. «Дуже ймовірно, що хімія, яку ми виявляємо в TMC-1, також має місце в багатьох інших молекулярних хмарах у нашій галактиці.
«Той факт, що тепер ми знаємо, що їх багато в міжзоряних хмарах, додає додаткову частину головоломки пребіотичних молекул, які, як ми точно знаємо, синтезуються в міжзоряному просторі», — підсумував він.