В астрономии новости о «молекуле в космосе» звучат буднично: в межзвёздной среде уже открыты сотни соединений. Но в этот раз речь о редком классе. Учёные сообщают о первом уверенном обнаружении крупной кольцевой молекулы, в состав которой входит сера, и это заметно расширяет представления о том, как усложняется химия ещё до появления планет.
Соединение нашли не рядом с Землёй и не в атмосфере какой-то планеты, а в молекулярном облаке вблизи центра Млечного Пути. Это среда, где звёздный свет ослаблен, температуры низкие, а химия идёт медленно и «на ощупь», через редкие столкновения частиц.
Кольцо из шести атомов и всего 13 частиц в формуле
Речь идёт о молекуле 2,5-циклогексадиен-1-тион (C6H6S). В ней 13 атомов: шесть углерода, шесть водорода и один серы. По меркам земной химии это небольшое соединение, но для серосодержащих молекул, уверенно найденных в межзвёздном газе, это рекордный размер.
Обнаружение сделали в облаке с обозначением G+0.693–0.027, которое находится примерно в 27 тысячах световых лет от Земли, в районе галактического центра. До сих пор астрономы чаще фиксировали намного более простые серосодержащие соединения. Более крупные ожидали увидеть давно, потому что сера в космосе распространена, но такие молекулы плохо «светятся» в наблюдениях и их сложно отличить от фонового набора линий.
Зачем астрономам вообще нужна «сера»
Сера входит в состав многих ключевых биологических молекул на Земле: она важна для некоторых аминокислот, ферментов и белковых структур. Поэтому серосодержащая органика в космической среде интересна как часть общего вопроса: насколько далеко может зайти химическое усложнение ещё до образования планетных систем.
Есть и более прикладной научный мотив. В метеоритах и кометном веществе находят обнаружимо больше крупных серосодержащих органических соединений, чем в межзвёздном газе. Эта «недостача серы» в наблюдениях давно считается одной из загадок астрохимии: возможно, значительная доля серы спрятана в труднонаблюдаемых формах, например в пыли или в соединениях, которые мы пока не умеем узнавать по спектрам.
Как молекулу «опознали»: сначала лаборатория, потом телескопы
Главная сложность таких открытий не в том, чтобы предположить существование молекулы, а в том, чтобы уверенно связать наблюдаемые радиолинии именно с ней. Для этого группа сначала воспроизвела условия образования соединения в лаборатории: исследователи использовали электрический разряд на исходном веществе и затем измерили точные частоты радиоизлучения, которые можно считать «отпечатком» молекулы.
Дальше этот «отпечаток» сравнили с данными астрономических обзоров, собранных радиотелескопами. Совпадение по набору линий и их параметрам позволило заявить об обнаружении. Такой подход ценят именно за надёжность: он уменьшает риск принять за новое соединение случайное наложение линий других молекул.
Что меняется после открытия
Авторы работы считают, что обнаружение C6H6S показывает: крупные серосодержащие органические молекулы могут существовать в межзвёздной среде, а значит, список потенциальных «предбиологических» соединений в космосе шире, чем казалось по прежним наблюдениям.
Следующий шаг обычно выглядит прозаично: искать родственные молекулы и проверять, где именно они встречаются чаще, при каких условиях образуются и как связаны с химией комет и метеоритов. Но именно из таких «прозаичных» шагов и складывается понимание того, как из простых межзвёздных газов и пыли со временем получается сложная органическая химия.