Знакомый газ в чужом мире: то, что знали на Земле, обнаружили у протозвёзд

В межзвездном пространстве, где формируются будущие звезды и планеты, обнаружена молекула, хорошо знакомая человеку по земной медицине. Речь идет о закиси азота, известной как "веселящий газ", которую российские ученые впервые уверенно зафиксировали в составе межзвездных льдов.

Фото: Мария Круглова is licensed under public domain

Комета в космосе

Неожиданная находка в холодных облаках

Открытие сделала команда лаборатории астрохимических исследований УрФУ, изучавшая химический состав межзвездных облаков. Закись азота была обнаружена во льдах в направлении 16 протозвезд из 50, попавших в выборку. Концентрация молекулы варьировалась от 0,2 до 2,1% относительно льда, состоящего из молекул угарного газа.

"Мы обнаружили закись азота во льдах в направлении 16 протозвезд из 50 проанализированных нами", — рассказала лаборант-исследователь лаборатории астрохимических исследований УрФУ Варвара Картеева.

По ее словам, сам факт выявления N2O более чем в десятке объектов указывает на широкое распространение этой молекулы в межзвездных льдах. Исследователи подчеркивают, что речь идет о первом надежном обнаружении ледяной формы закиси азота.

Почему лед изучать сложнее, чем газ

На сегодняшний день в газовой фазе межзвездных облаков известно более 300 молекул — от простейших до относительно сложных органических соединений. В твердой фазе, представленной ледяными мантиями на пылевых частицах, достоверно идентифицировано лишь восемь молекул. Закись азота стала девятой в этом списке.

Сложность таких наблюдений связана с тем, что молекулы во льдах проявляются только в инфракрасном диапазоне и лишь при наличии nearby звезды, подсвечивающей нужную область. Дополнительные искажения создают фоновые факторы и особенности самой межзвездной среды. Поэтому каждый новый идентифицированный компонент требует сложной проверки и сопоставления данных.

Роль телескопа и лабораторных экспериментов

Для подтверждения находки ученые использовали спектры аналогов межзвездных льдов, полученные на лабораторной установке ISEAge. Эти данные позволили интерпретировать наблюдения, сделанные телескопом Джеймса Уэбба в прошлом году.

"Мы использовали спектры аналогов межзвездных льдов, выращенных на нашей лабораторной установке ISEAge", — пояснил заведующий лабораторией астрохимических исследований УрФУ Антон Васюнин.

Сопоставление лабораторных и астрономических спектров дало возможность уверенно выделить сигнатуры N2O. Кроме того, коллектив сообщил о предварительном обнаружении еще одной молекулы — изоциановой кислоты.

Возможные последствия для астрохимии

Восемь из 16 протозвезд с обнаруженной закисью азота расположены в области звездообразования Орион А. Эта зона отличается высоким уровнем ультрафиолетового излучения, что может указывать на его роль в формировании N2O в межзвездных льдах. Однако точные механизмы этого процесса пока остаются предметом дальнейших исследований, сообщает Газета.Ru.

Значимость открытия связана с химическими свойствами молекулы. Закись азота легче вступает в реакции при низких температурах, чем молекулярный азот, который считается основным носителем азота в ледяных мантиях. Это делает N2O потенциальным участником синтеза более сложных азотсодержащих соединений, включая аминокислоты, лежащие в основе белковой жизни.