Як планети можуть бути засіяні хімічними речовинами, необхідними для виникнення життя

Аналіз унікальних «відбитків» у світлі, що випромінюється матеріалом навколо молодих зірок, показав "значні резервуари" великих органічних молекул, необхідних для формування основ життя.

Про це розповідається в пресрелізі Університету Лідса, Великобританія.

Науковий співробітник цього вишу доктор Джон Айлі, який керував дослідженням, каже: отримані результати дозволяють припустити, що основні хімічні умови, які призвели до виникнення життя на Землі, можуть існувати у ширшому масштабі по галактиці.

Великі органічні молекули були ідентифіковані в протопланетних дисках, що обертаються навколо новостворених зірок.

Подібний диск колись оточував молоде Сонце, утворюючи планети, з яких зараз складається наша Сонячна система.

Присутність цих молекул має важливе значення, оскільки вони є «сходинками» між простішими молекулами на основі вуглецю, такими як окис вуглецю, що знаходяться у великій кількості у космосі, та складнішими молекулами, необхідними для створення та підтримки життя.

Деталі дослідження були опубліковані в “Astrophysical Journal Supplement Series”. Це одна з 20 робіт, присвячених великому міжнародному дослідженню хімії утворення планет.

Доктор Айлі та його команда, до складу якої входять астрофізики з 16 університетів по всьому світу, зосередилися на вивченні існування, розташування та кількості молекул-прекурсорів, необхідних для формування життя.

Він сказав: "Ці великі складні органічні молекули зустрічаються в різних середовищах по всьому космосу. Лабораторні та теоретичні дослідження показали, що ці молекули є «сировинними інгредієнтами» для побудови молекул, які є найважливішими компонентами біологічної хімії на Землі при створенні цукрів, амінокислот та навіть компонентів рибонуклеїнової кислоти (РНК) у відповідних умовах".

"Однак багато середовищ, де ми знаходимо ці складні органічні молекули, знаходяться досить далеко від того, де й коли, як ми вважаємо, утворюються планети. Ми хотіли більше зрозуміти, де саме та у якій кількості ці молекули присутні в місцях народження планет — протопланетних дисках".

Спостереження за хімією глибоко в космосі

Дослідження стало можливим завдяки вдосконаленій здатності телескопа ALMA виявляти дуже слабкі сигнали від молекул у найхолодніших регіонах космосу.

Кожна молекула випромінює світло з різною довжиною хвилі, створюючи унікальний спектральний "відбиток". Ці відбитки дозволяють вченим ідентифікувати присутність молекул та досліджувати їх властивості.

Доктор Кетрін Уолш, також зі Школи фізики та астрономії у Лідсі, була однією з п’яти співкерівників дослідження. Програма під назвою "Молекули з ALMA у планетоутворювальних масштабах" (або MAPS) використовувала дані, зібрані радіотелескопом "Атакамський великий міліметровий/субміліметровий масив" (або ALMA) у Чилі.

Доктор Уолш пояснила: "Потужність ALMA дозволила нам виміряти розподіл та склад матеріалу, з якого активно будуються планети навколо молодих зірок поблизу них. Телескоп досить потужний, щоб зробити це навіть для великих складних молекул, які є попередниками життя".

Дослідницька група шукала три молекули – ціаноацетилен (HC3N), ацетонітрил (CH3CN) та циклопропеніліден (c-C3H2) – у п’яти протопланетних дисках, відомих як IM Lup, GM Aur, AS 209, HD 163296 та MWC 480. протопланетні диски знаходяться на відстані від 300 до 500 світлових років від Землі. Усі диски демонструють ознаки поточного формування планет всередині них.

Протопланетні диски "годують" молоді планети

Протопланетний диск, що оточує молоду планету, буде підгодовувати її матеріалом у процесі її формування.

Наприклад, вважається, що молода Земля була засіяна матеріалом під час ударів астероїдів та комет, які утворилися в протопланетному диску навколо Сонця. Але вчені були непевні, чи всі протопланетні диски містять резервуари складних органічних молекул, здатних створювати біологічно значущі молекули.

Дане дослідження починає відповідати на це питання. Під час його проведення були виявлені молекули в чотирьох із п’яти спостережуваних дисків. Крім того, кількість молекул була більшою, ніж очікували вчені.

Доктор Айлі сказав: "ALMA вперше дозволив нам виявити ці молекули в найглибших областях цих дисків у масштабах, подібних до нашої Сонячної системи. Наш аналіз показує, що молекули в основному знаходяться в цих внутрішніх областях з кількістю у 10-100 разів вище, ніж передбачали моделі".

Важливо зазначити, що ділянки диска, в яких знаходилися молекули, також є місцем утворення астероїдів та комет. Доктор Айлі каже, що такі процеси, подібні до того, що можливо допомогло започаткуванню життя на Землі, також могли відбутися на цих дисках – коли бомбардування астероїдами та кометами переносить великі органічні молекули на новоутворені планети.

Доктор Уолш додала: "Ключовий результат цієї роботи показує, що ті ж інгредієнти, які необхідні для посіву життя на нашій планеті, також зустрічаються навколо інших зірок. Можливо, молекули, необхідні для започаткування життя на планетах, легко доступні у всіх середовищах, що формують планети".

На зображенні показано чотири протопланетних диски – GM Aur, AS 209, HD 163296 та MWC 480. У верхньому рядку показана емісія від великого (міліметрового розміру) пилу в дисках. Нижній рядок показує триколірне складене зображення емісії великих органічних молекул HC3N (червоний), CH3CN (зелений) та c-C3H2 (синій) у кожному диску. Пунктирні кола радіусом 50 астрономічних одиниць вказують на масштаб області утворення комет у нашій власній Сонячній системі. Credit: Dr J.D.Ilee/University of Leeds

Одне з наступних питань, яке хочуть дослідити вчені, – чи існують у протопланетних дисках ще складніші молекули.

Доктор Айлі додав: "Якщо ми знаходимо подібні молекули у таких великих кількостях, наше сучасне розуміння міжзоряної хімії свідчить про те, що слід спостерігати ще складніші молекули".

"Ми сподіваємось використовувати ALMA для пошуку наступних ступенів хімічної складності на цих дисках. Якщо ми їх виявимо, ми станемо ще ближчими до розуміння того, як сирі інгредієнти життя можуть бути зібрані навколо інших зірок".

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.