Ученые УрФУ открыли веселящий газ в космических льдах
На снимке телескопа Джеймса Уэбба запечатлена протозвезда в тёмном облаке L1527. Объект находится внутри облака вещества, которое питает его рост.
Астрономы Уральского федерального университета (УрФУ) совершили прорыв в астрохимии, идентифицировав закись азота, известную как «веселящий газ», в составе межзвездных льдов.
Молекула N2O была найдена в направлении 16 из 50 исследованных протозвезд. Её концентрация варьируется от 0,2% до 2,1% относительно льда, состоящего из молекул CO.
«Мы обнаружили закись азота во льдах в направлении 16 протозвезд из 50 проанализированных нами. Содержание N2O в этих протозвездах варьируется в пределах от 0,2% до 2,1% относительно льда, состоящего из молекул СО. Обнаружение закиси азота в более чем десятке протозвезд означает, что эта молекула широко распространена в межзвездных льдах, а наша работа — первое уверенное обнаружение ледяного N2O», — отметила лаборант-исследователь научной лаборатории астрохимических исследований УрФУ Варвара Картеева.
В газовой фазе межзвездных облаков, где формируются звёзды и планеты, известно свыше 300 молекул. Однако в ледяных мантиях, которые образуются при температурах около -263°C, до сих пор было подтверждено лишь восемь молекул. Закись азота стала девятой. Кроме того, коллектив УрФУ предварительно обнаружил изоциановую кислоту (HNCO).
Выявление молекул в твёрдой фазе представляет большую сложность по сравнению с газом. Льды наблюдаются только в инфракрасном диапазоне, когда близлежащая звезда подсвечивает необходимую область.
«Мы использовали спектры аналогов межзвездных льдов, выращенных на нашей лабораторной установке ISEAge, чтобы интерпретировать результаты, полученные телескопом Джеймса Уэбба в прошлом году. При помощи полученных в лаборатории спектров удалось выполнить анализ наблюдений межзвездных облаков и уверенно обнаружить N2O во льдах», — поясняет заведующий лабораторией Антон Васюнин.
Обнаружение закиси азота крайне важно для астрохимии. Эта молекула легче вступает в реакции при низких температурах, чем молекулярный азот (N2), который считается основным носителем азота в ледяных мантиях. N2O может участвовать в образовании более сложных азотсодержащих соединений, включая аминокислоты, необходимые для строительства белков и возникновения жизни.
«Считается, что реакции в газовой фазе межзвездных облаков, скорее всего, не приводят к образованию сложных органических молекул. Со льдом ситуация другая: поверхность льда своего рода каталитическая. Поверхностные реакции могут быть более эффективны в образовании ряда химических соединений, которые в газе плохо образуются или не образуются вовсе. Поэтому изучение химии во льдах и состава этих льдов, с одной стороны, труднее, а с другой — интереснее, потому что там немного другая химия, ведущая к образованию другого набора молекул.
Также вероятно, что на поверхности планет легче попасть веществу из межзвездного льда, а не из разреженного межпланетного газа. Грубо говоря, ледяное ядро кометы может упасть и принести на молодую планету достаточно много органического материала. То есть попадание химических молекул на поверхность планеты в твёрдом состоянии более вероятно и эффективно, чем в газовом», — добавил Васюнин.
