Открытие века: обнаружены следы жизни у новорождённой звезды

Используя мощности Атакамской большой миллиметровой/субмиллиметровой антенной решётки (ALMA), расположенной в пустыне Атакама, исследователи смогли зафиксировать в протопланетном диске звезды V883 Ориона, находящейся на стадии активных вспышек, присутствие сложных органических соединений.

Среди них впервые были предположительно обнаружены такие вещества, как этиленгликоль и гликолонитрил, которые считаются важными предшественниками компонентов, необходимых для зарождения жизни. Анализ различных космических объектов показывает, что разнообразие и сложность подобных соединений увеличиваются по мере эволюции от зон формирования звёзд к полноценным планетным системам.

Это наводит на мысль, что основы для возникновения жизни могут зарождаться в космосе и быть широко распространены во Вселенной. Итоги работы были представлены в свежем выпуске журнала Astrophysical Journal Letters.

Ранее сложные органические соединения, состоящие из более чем пяти атомов, включая углерод, уже находили в различных областях, связанных с процессами звездообразования и формирования планет. Многие из этих веществ рассматриваются как строительные блоки жизни, например, предшественники аминокислот и нуклеиновых кислот. Обнаружение 17 подобных соединений в протопланетном диске звезды V883 Ориона, включая упомянутые этиленгликоль и гликолонитрил, помогает пролить свет на давнюю загадку эволюции таких веществ на этапах, предшествующих появлению звёзд и их планетных систем, а также на последующих стадиях.

Например, гликолонитрил может служить основой для формирования аминокислот, таких как глицин и аланин, а также азотистого основания аденина, входящего в состав ДНК.

Процесс формирования пребиотических соединений начинается ещё в межзвёздной среде, задолго до появления звёзд. Один из исследователей отметил, что их работа указывает на тесную взаимосвязь между усложнением химического состава межзвёздных облаков и развитием полноценных планетных систем.

Переход от холодной протозвезды к молодой звезде, окружённой облаком пыли и газа, сопровождается интенсивными процессами, такими как выбросы газа, мощное излучение и стремительное истечение вещества. Эти явления способны разрушить значительную часть сложных химических соединений, сформировавшихся на более ранних этапах. В связи с этим ранее предполагалось, что большая часть веществ, необходимых для зарождения жизни, должна была заново формироваться уже в околозвёздных дисках, в процессе образования комет, астероидов и планет.

Однако один из участников исследования подчеркнул, что их данные указывают на противоположное. По его словам, протопланетные диски, вероятно, наследуют сложные соединения от более ранних стадий, а процесс их формирования может продолжаться и на этапе существования таких дисков. Он также добавил, что период между активной фазой протозвезды и формированием протопланетного диска слишком короток, чтобы в нём могли образоваться сложные соединения в значительных количествах.

Таким образом, условия, благоприятные для биологических процессов, могут быть не редкостью, а широко распространённым явлением в космосе, а не ограничиваться лишь отдельными планетными системами.

Простейшие органические соединения, такие как метанол, уже находили в плотных облаках пыли и газа, существовавших ещё до появления звёзд. При определённых условиях в таких облаках могут формироваться и более сложные вещества, включая этиленгликоль, обнаруженный в системе V883 Ориона.

Один из исследователей отметил, что недавние данные подтверждают возможность образования этиленгликоля под воздействием ультрафиолетового излучения на этаноламин — соединение, которое также было недавно обнаружено в космосе. Это открытие подкрепляет гипотезу о том, что подобные вещества могут формироваться как на ранних стадиях эволюции молекул, так и на более поздних этапах, когда ультрафиолетовое излучение играет ключевую роль.

Более сложные соединения, необходимые для биологии, такие как аминокислоты, сахара и азотистые основания, из которых состоят ДНК и РНК, были обнаружены в астероидах, метеоритах и кометах нашей Солнечной системы.

Эти органические соединения формируются в холодных условиях, чаще всего на поверхности ледяных частиц пыли, которые затем сливаются, образуя более крупные объекты. Скрытые в смеси из льда, пыли и камней, такие вещества обычно остаются недоступными для наблюдений. Их можно обнаружить либо с помощью космических аппаратов, либо в результате нагрева, при котором лёд испаряется, высвобождая молекулы.

В нашей Солнечной системе Солнце нагревает кометы, что приводит к образованию их газопылевых хвостов, или ком, — своеобразных оболочек из газа, окружающих ядра комет. С помощью спектроскопии, метода анализа света, можно улавливать излучение этих молекул, что позволяет идентифицировать их по уникальным спектральным "отпечаткам".

Аналогичный процесс нагрева происходит и в системе V883 Ориона. Центральная звезда продолжает активно расти, поглощая газ из окружающего диска, что в будущем приведёт к началу термоядерных реакций в её ядре. В периоды активного роста падающий газ нагревается, вызывая мощные вспышки излучения.

Один из исследователей пояснил, что эти вспышки настолько интенсивны, что способны нагреть окружающий диск даже в условиях крайне низких температур, высвобождая скрытые в нём химические вещества.

Другой участник исследования добавил, что сложные соединения, такие как этиленгликоль и гликолонитрил, излучают радиоволны, которые идеально улавливаются с помощью ALMA. Этот радиоинтерферометр, расположенный в чилийской пустыне на высоте 5000 метров, позволил точно определить местоположение системы V883 Ориона и выявить слабые спектральные сигналы, которые в итоге подтвердили наличие этих веществ.

Впереди исследователей ждёт ещё немало работы. Один из участников отметил, что пока не все обнаруженные спектральные сигналы удалось расшифровать, и данные с более высоким разрешением могут не только подтвердить наличие этиленгликоля и гликолонитрила, но и выявить ещё более сложные соединения, которые пока остаются неизвестными.

Другой исследователь добавил, что в будущем стоит рассмотреть возможность изучения других диапазонов электромагнитного спектра, чтобы обнаружить ещё более сложные молекулы, которые могут скрываться в космосе.

Уточнения

Атака́ма (исп. Desierto de Atacama) — пустыня на западном побережье Южной Америки на территории Чили (между 22° и 27° ю. ш.) площадью 105 000 км².