Органическое соединение ученые получили из замороженной смеси этилового спирта и угарного газа
Ученые Самарского университета им. Королёва в сотрудничестве с учеными Гавайского университета в Маноа (США) первыми в мире экспериментально доказали, что в межзвездных льдах в глубоком космосе под влиянием галактических лучей может образовываться важное для процессов зарождения жизни органическое соединение, предшественник (прекурсор) молочной кислоты – лактальдегид. Это ключевое для многих важных биохимических процессов вещество ученым удалось получить из замороженной смеси этилового спирта и угарного газа. Статью, посвященную данному экспериментальному исследованию, опубликовал авторитетный международный научный журнал Nature Communications («Нейче Коммьюникейшнс»)
«Результаты нашей совместной работы предоставляют науке новые данные о механизмах формирования сложных органических молекул в межзвездной среде и возможной роли этих молекул в происхождении жизни на Земле. В ходе экспериментов нам удалось впервые синтезировать молекулы лактальдегида (CH₃CH(OH)CHO) в условиях, полностью имитирующих глубокий космос и межзвездные льды. Лактальдегид как предшественник молочной кислоты является важным промежуточным продуктом в биохимических процессах, связанных с образованием сахаров, сахарных кислот и аминокислот, которые могут играть ключевую роль в зарождении жизни», – рассказал Иван Антонов, доцент кафедры физики Самарского университета им. Королёва.
В ходе экспериментов ученые на специальной установке в сверхвысоком вакууме облучали замороженную ледяную смесь монооксида углерода (угарный газ) и этанола (этиловый спирт) потоком высокоэнергетических электронов, игравшим роль галактических космических лучей. Все это происходило при очень низких температурах, совсем как в глубоком космосе – около 268 градусов ниже нуля по Цельсию.
Толщина облучаемого аналога межзвездного льда составляла всего несколько сотен нанометров – как считают ученые, именно такой может быть ледяная «мантия», которая образуется на крупинках звездной пыли, путешествующих по Галактике и становящихся с течением времени носителями различных органических молекул – «кирпичиков» жизни. Благодаря точно рассчитанной дозе облучения электронами ученые «ускорили» время протекания реакций во льду: порядка десяти часов экспериментов на Земле оказались примерно эквивалентны 1 миллиону лет полета замороженных частиц звездной пыли по Млечному Пути.
«В результате были обнаружены лактальдегид и его изомеры: 3-гидроксипропаналь, этилформиат и 1,3-пропендиол. Эти соединения были идентифицированы с помощью изомер-селективной фотоионизационной масс-спектрометрии и исследований с использованием изотопных меток. Можно заключить, что лактальдегид и его изомеры после образования в межзвездных льдах могли и могут включаться в состав планетезималей* и доставляться с помощью метеоритов на различные молодые планеты, такие как ранняя Земля, что вполне позволяет объяснить появление на нашей планете пребиотических молекул, предшественников сложных биомолекул», – отметил Ральф Кайзер, профессор Гавайского университета в Маноа.
Справочно
В начале 2024 года в Самаре была введена в эксплуатацию космическая фабрика «кирпичиков» жизни – экспериментальная установка мирового уровня, воспроизводящая условия глубокого космоса и позволяющая экспериментально исследовать эволюцию органических молекул в нашей Галактике. Изучение на практике путей возникновения в космосе «кирпичиков» жизни – биохимически важных молекул – должно помочь в разгадке тайны зарождения жизни на Земле.
Установка является ключевым элементом Центра лабораторной астрофизики Самарского филиала Физического института имени П.Н. Лебедева РАН (СФ ФИАН). Центр лабораторной астрофизики был создан в рамках мегагранта правительства РФ «Происхождение и эволюция органических молекул в нашей Галактике». Созданием и запуском установки занималась совместная команда ученых СФ ФИАН и Самарского университета им. Королёва. Собранная установка обладает уникальными характеристиками, с ее помощью можно моделировать воздействие космического ионизирующего излучения на аналоги внеземных, межзвездных льдов в широком диапазоне химических и физических параметров.
* Планетезималь – небесное тело на орбите вокруг протозвезды, которое образуется в результате постепенного приращения более мелких тел, состоящих из частиц пыли протопланетного диска. Из планетезималей могут образовываться протопланеты.