В молекулярном облаке G+0.693-0.027, расположенном вблизи центра Млечного Пути, выявили 2,5-циклогексадиен-1-тион — самую крупную серосодержащую молекулу, когда-либо зафиксированную в межзвездном пространстве. Открытие расширяет «химическую карту» Вселенной, приближая ученых к пониманию того, как могли возникнуть первые биомолекулы, а затем и сама жизнь.
Крупное газопылевое облако Стрелец В2, в состав которого входит G+0.693-0.027, находится на расстоянии около 26 тысяч световых лет от Земли. Его общая масса превышает солнечную в три миллиона раз, а поперечный размер достигает 45 парсек. Ранее в этом химически богатом регионе обнаружили десятки сложных органических соединений, включая спирты, амины и вещества, связанные с пребиотической химией. Все потому, что повышенный уровень космического излучения, ударные волны и плотный холодный газ создают среду, в которой могут формироваться и сохраняться сложные структуры.
Теперь, изучая Стрелец В2 с помощью 30-метрового радиотелескопа IRAM и 40-метрового радиотелескопа Yebes (оба — в Испании), международная исследовательская группа под руководством Мицунори Араки (Mitsunori Araki) из Института внеземной физики имени Макса Планка (Германия) и Виктора М. Ривильи (Víctor M. Rivilla) из Испанского центра астробиологии, обнаружила в молекулярном облаке G+0.693-0.027 крупнейшую из известных серосодержащих молекул — 2,5-циклогексадиен-1-тион.
Выявить это сложное органическое соединение удалось с помощью спектроскопии — метода, позволяющего идентифицировать молекулы по характерным линиям излучения, возникающим при их вращательных переходах. Именно эти «спектральные отпечатки» позволили отличить серосодержащую молекулу от схожих соединений.
Затем, сравнив данные наблюдений, полученных при помощи IRAM и Yebes, с лабораторными спектрами, заранее измеренными для 2,5-циклогексадиен-1-тиона, исследователи обнаружили, что молекула находится в холодном газе с температурой около минус 259 градусов Цельсия и движется со скоростью порядка 72 километров в секунду относительно Солнца.
Результаты научной работы, опубликованной в журнале Nature Astronomy, также показали, что 2,5-циклогексадиен-1-тион состоит из 13 атомов (С₆H₆S). Это важно, поскольку до сих пор рекордсменами были сравнительно простые соединения, такие как этилмеркаптан (C₂H₅SH) и диметилсульфид (CH₃SCH₃), содержащие не более девяти атомов. Находка означает, что химические процессы в космосе могут производить куда более сложные молекулы, чем предполагалось.
Поскольку сера — элемент, активно участвующий в биохимии Земли (она входит в состав аминокислот, коферментов и ферментов), ее присутствие в межзвездных облаках указывает на то, что пребиотические реакции могли происходить задолго до формирования планет. Такие молекулы, по мнению ученых, вероятно, образовались на поверхности межзвездных пылевых зерен под воздействием космических лучей, а затем попали на планеты вместе с кометами и астероидами.
Открытие имеет далеко идущие последствия. По аналогии с тем, как обнаружение бензонитрила в 2018 году привело к серии последующих находок полициклических ароматических углеводородов, 2,5-циклогексадиен-1-тион может стать «первой ласточкой» целого класса серосодержащих циклических соединений, потенциально связанных с зарождением жизни.
Обнаружить больше подобных молекул в межзвездном пространстве можно с помощью космической обсерватории «Джеймс Уэбб» и крупнейшего в мире радиоинтерферометра SKA (Square Kilometer Array). Последний способен фиксировать слабые радиосигналы от таких молекул в далеких областях Галактики.