Международная команда ученых, в которую вошли исследователи из России, выяснила, что формальдегид может появиться на гораздо более ранних этапах эволюции космических молекулярных облаков, чем считалось ранее. Авторы показали, что формальдегид может образовываться путем взаимодействия атомарного углерода с водяным льдом. Гипотеза, доказанная в лабораторных условиях, будет проверена с помощью телескопа James Webb. Статья опубликована в The Journal of Physical Chemistry Letters.
Формальдегид (H2CO) играет центральную роль в образовании сложных органических соединений и служит источником молекул, необходимых для зарождения жизни. Международная команда ученых, в которую вошли сотрудники Уральского федерального университета, показала, что формальдегид может образоваться из атомарного углерода и водяного льда. Таким образом, сложные органические соединения могут появляться в космосе уже на ранних стадиях эволюции молекулярных облаков, еще до возникновения звезд и планетарных систем.
«Вода в данном случае представлена в виде кластера аморфного льда. Аморфного — так как в молекулярных облаках лед формируется при моментальном остывании образующихся молекул воды, которые не успевают выстроиться в кристаллическую решетку. Молекулы водяного льда, покрывающие частицы космической пыли субмикрометрового размера, вступают в реакцию с атомами углерода, вымораживаемыми из газовой фазы. Так образуется комплекс молекулы воды и атома углерода», — поясняет соавтор исследования Глеб Федосеев.
По прежним представлениям, образование формальдегида на поверхности космической пыли, покрытой водяным льдом, за счет присоединения атомов углерода к молекуле воды затруднено, так как требует огромного количества энергии. Поэтому считалось, что молекулы формальдегида формируются на более поздних стадиях жизни молекулярных облаков — когда на космических пылинках в изобилии представлен монооксид углерода (СО) в твердом состоянии.
Согласно новой концепции, молекулы воды, связанные водородными связями, действуют одновременно как доноры и акцепторы протонов. Они осуществляют псевдоперенос протонов с атома кислорода образовавшегося комплекса на атом углерода. Этот согласованный перенос протонов по цепочке водородных связей между молекулами воды катализирует реакцию, ускоряя процесс образования формальдегида. Такие превращения происходят практически безбарьерно и не требуют много энергии.
Гипотезу ученые проверили в нескольких экспериментах на установке, воспроизводящей условия космоса. Результаты экспериментов подтвердились в Институте астрономии Общества Макса Планка. В дальнейшем теория будет подвергнута дополнительным проверкам с помощью космического телескопа James Webb, запущенного 25 декабря.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
