Как планеты могут быть засеяны химическими веществами, необходимыми для возникновения жизни

Анализ уникальных "отпечатков" в свете, излучаемом материалом вокруг молодых звезд, показал "значительные резервуары" больших органических молекул, необходимых для формирования основ жизни.

Об этом говорится в пресс-релизе Университета Лидса, Великобритания.

Научный сотрудник этого вуза доктор Джон Айли, который руководил исследованием, говорит: полученные результаты позволяют предположить, что основные химические условия, которые привели к возникновению жизни на Земле, могут существовать в более широком масштабе по галактике.

Большие органические молекулы были идентифицированы в протопланетных дисках, вращающихся вокруг новосозданных звезд.

Подобный диск когда-то окружал молодое Солнце, образуя планеты, из которых сейчас состоит наша Солнечная система.

Присутствие этих молекул имеет важное значение, поскольку они являются «ступеньками» между простыми молекулами на основе углерода, такими как окись углерода, находящимися в большом количестве в космосе, и сложными молекулами, необходимыми для создания и поддержания жизни.

Детали исследования были опубликованы в "Astrophysical Journal Supplement Series". Это одна из 20 работ, посвященных крупному международному исследованию химии образования планет.

Доктор Айли и его команда, в состав которой входят астрофизики из 16 университетов по всему миру, сосредоточились на изучении существования, месторасположения и достатка молекул прекурсоров, необходимых для формирования жизни.

Он сказал: "Эти большие сложные органические молекулы встречаются в различных средах по всему космосу. Лабораторные и теоретические исследования показали, что эти молекулы являются «сырьевыми ингредиентами» для построения молекул, которые являются важнейшими компонентами биологической химии на Земле при создании сахаров, аминокислот и даже компонентов рибонуклеиновой кислоты (РНК) в соответствующих условиях".

"Однако многие среды, где мы находим эти сложные органические молекулы, находятся достаточно далеко от того, где и когда, как мы считаем, образуются планеты. Мы хотели больше понять о том, где именно и в каком количестве эти молекулы присутствуют в местах рождения планет – протопланетных дисках".

Наблюдение за химией глубоко в космосе

Исследование стало возможным благодаря усовершенствованной способности телескопа ALMA выявлять очень слабые сигналы от молекул в холодных регионах космоса.

Новости по подобной теме:

		Астрономы открыли молекулы, сохраняющие большую часть углерода в космосе
		Ученые определили признак в атмосфере экзопланет, который может свидетельствовать о жизнепригодности
		Образцы с астероида Рюгу показывают, что органические соединения могут образовываться в более холодных регионах космоса

Каждая молекула испускает свет с разной длиной волны, создавая уникальный спектральный "отпечаток". Эти отпечатки позволяют ученым идентифицировать присутствие молекул и исследовать их свойства.

Доктор Кэтрин Уолш, также из Школы физики и астрономии в Лидсе, была одной из пяти соруководителей исследования. Программа под названием "Молекулы с ALMA в планетообразующих масштабах" (или MAPS) использовала данные, собранные радиотелескопом "Атакамский большой миллиметровый/субмиллиметровый массив" (или ALMA) в Чили.

Доктор Уолш объяснила: "Мощность ALMA позволила нам измерить распределение и состав материала, из которого активно строятся планеты вокруг молодых звезд поблизости них. Телескоп достаточно мощный, чтобы сделать это даже для больших сложных молекул, которые являются предшественниками жизни".

Исследовательская группа искала три молекулы – цианоацетилен (HC3N), ацетонитрил (CH3CN) и циклопропенилиден (c-C3H2) – в пяти протопланетных дисках, известных как IM Lup, GM Aur, AS 209, HD 163296 и MWC 480. протопланетные диски находятся на расстоянии от 300 до 500 световых лет от Земли. Все диски демонстрируют признаки текущего формирования планет внутри них.

Протопланетные диски "кормят" молодые планеты

Протопланетный диск, окружающий молодую планету, будет подкармливать ее материалом в процессе ее формирования.

Например, считается, что молодая Земля была усеяна материалом во время ударов астероидов и комет, которые образовались в протопланетном диске вокруг Солнца. Но ученые не были уверены, что все протопланетные диски содержат резервуары сложных органических молекул, способных создавать биологически значимые молекулы.

Данное исследование начинает отвечать на этот вопрос. Во время его проведения были обнаружены молекулы в четырех из пяти наблюдаемых дисков. Кроме того, количество молекул было больше, чем ожидали ученые.

Доктор Айли сказал: "ALMA впервые позволил нам выявить эти молекулы в глубоких областях этих дисков в масштабах, подобных нашей Солнечной системы. Наш анализ показывает, что молекулы в основном находятся в этих внутренних областях с количеством в 10-100 раз выше, чем предполагали модели".

Важно отметить, что участки диска, в которых находились молекулы, также являются местом образования астероидов и комет. Доктор Айли говорит, что такие процессы, подобные тому, что возможно помогло началу жизни на Земле, также могли произойти на этих дисках – когда бомбардировка астероидами и кометами переносит большие органические молекулы на новосозданные планеты.

Доктор Уолш добавила: "Ключевой результат этой работы показывает, что те же ингредиенты, которые необходимы для посева жизни на нашей планете, также встречаются вокруг других звезд. Возможно, молекулы, необходимые для начала жизни на планетах, легко доступны во всех формирующих планеты средах".

На изображении показано четыре протопланетных диска – GM Aur, AS 209, HD 163296 и MWC 480. В верхней строке показана эмиссия большой (миллиметрового размера) пыли в дисках. Нижняя строка показывает трехцветное составное изображение эмиссии крупных органических молекул HC3N (красный), CH3CN (зеленый) и c-C3H2 (синий) в каждом диске. Пунктирные окружности радиусом 50 астрономических единиц указывают на масштаб области образования комет в нашей собственной Солнечной системе. Credit: Dr J.D.Ilee/University of Leeds

Один из следующих вопросов, который хотят исследовать ученые, – существуют ли в протопланетных дисках еще более сложные молекулы.

Доктор Айли добавил: "Если мы находим подобные молекулы в таких больших количествах, наше современное понимание межзвездной химии свидетельствует о том, что следует наблюдать еще более сложные молекулы".

"Мы надеемся использовать ALMA для поиска следующих степеней химической сложности на этих дисках. Если мы их обнаружим, мы станем еще ближе к пониманию того, как сырые ингредиенты жизни могут быть собраны вокруг других звезд".

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.

• астрохимия