Астрономите откриха молекули на еритрулоза в прахов облак близо до центъра на Млечния път. Звучи сложно, но това е захар, която се среща в малините и се използва в козметиката. Това е първата истинска захар, открита в междузвездното пространство извън Слънчевата система. Разбира се, космосът не е станал „сладък“ в обичайния смисъл на думата, защото веществата там са твърде разредени, за да могат да бъдат опитани. Основната стойност на откритието е, че то показва, че някои компоненти на един бъдещ живот могат да възникнат много преди образуването на планетите.
Захар в центъра на Млечния пътОткритието е направено в молекулярния облак G+0.693−0.027, разположен в района на центъра на нашата галактика. Молекулярни се наричат огромните студени клъстери от газ и прах, в които могат да се образуват нови химични съединения.
В космоса има място, което би трябвало да мирише на малинки, но тази миризма е неуловима
Откритото вещество се нарича еритрулоза. Това е опростена захар, чиято молекула се състои от четири атома въглерод, осем атома водород и четири атома кислород. В природата еритрулозата се произвежда, най-вече, от малините, а хората я използват в някои продукти за постигане на изкуствен тен.
Но това е само красива химическа асоциация. Космическата еритрулоза не доказва, че облакът наистина мирише на малини и има сладък вкус. За миризмата и вкуса са необходими достатъчно плътно вещество, сетивни органи и безопасна среда, а в открития космос няма нищо подобно.
По какъв начин учените откриха захар в космосаИзследователите не взеха проба от облака и не доставиха космически прах в лабораторията. Те насочиха два радиотелескопа към G+0.693−0.027 и търсиха характерния набор от радиосигнали, които оставят въртящите се молекули.
Всяко вещество има свой собствен спектър – своеобразен молекулен баркод. Ако наблюдаваните линии съвпадат с лабораторните данни, учените могат да определят състава на облака, дори когато се намират на огромно разстояние от него.
Учените очакваха, че най-лесно ще бъде да забележат захари с три въглеродни атома, тъй като колкото по-малка е молекулата, толкова по-лесно, на пръв поглед, би трябвало да се образува. Въпреки това не успяха да открият техните сигнатури. Изчисленията показват, че тези захари в облака трябва да са поне осем пъти по-малко на брой от еритрулозата.
Самата еритрулоза съдържа 14 атома. Според данните на авторите на изследването това е най-голямата нециклична молекула, открита в междузвездната среда. Нециклична се нарича такава молекула, чиито атоми не образуват затворен пръстен.
Спектралните линии дават възможност за индентификация на молекулите от разстояние
Как се е образувала захарта в космоса
Как едно толкова сложно вещество е могло да се появи в студен облак без клетки, растения и познатите ни химически реактори? Изследователите потърсиха отговора с помощта на квантово-химични изчисления и модели на космическата химия.
Според тези модели захарта се образува върху прашинки, покрити с лед. Повърхността на междузвездния прах действа като миниатюрен работен плот. Тя задържа простите молекули близо една до друга, благодарение на което те получават възможност да взаимодействат и да се съединяват в по-сложни съединения.
Еритрулозата е могла да възникне от по-прости вещества с два въглеродни атома, алдехиди и спиртове. Отделните части от такива молекули се свързват върху ледената повърхност на прашинката и в крайна сметка образуват четиривъглеродна захар.
Молекулите се свързват върху ледената повърхност на космическия прах
Важно е да се отбележи, че изследователите не са наблюдавали целия процес директно. Те са открили спектралния отпечатък на готовата еритрулоза, а възможния механизъм за нейното образуване са проверили чрез изчисления. Ето защо образуването на захар върху прашинките е модел, който добре съвпада с резултатите, но не е видеозапис на реална космическа реакция.
Еритрулозата също така се отнася към хиралните молекули. Това означава, че тя може да съществува в две огледални форми, които си приличат, както лявата и дясната длан, но не се припокриват напълно. Подобна особеност често се среща при биологичните вещества. Еритрулозата стана едва втората хирална молекула, открита в междузвездната среда.
Космическата захар може да е попаднала на младата ЗемяЗахарите играят важна роля в живите организми. Те служат като източници на енергия, влизат в състава на важни биологични структури и участват в химични процеси, без които познатият ни живот е невъзможен.
При това на ранната Земя е съществувал сериозен проблем. Планетата е преживяла толкова горещ период, че първоначалните органични съединения са трябвало да се разрушат. По-късно условията също не са позволявали захарите да се образуват бързо в достатъчно количество.
Млечният път се издига мнгоре в една ясна лятна нощ над радиотелескопа в обсерваторията Yebes.
Едно от възможните обяснения е, че част от захарите са дошли от космоса. Тези вещества или техните предшественици са могли да съществуват в протопланетния диск — облак от газ и прах, от който са възникнали Слънцето, планетите и астероидите. Някои молекули може да са се запазили вътре в астероидите, а след това да са попаднали на Земята след нейното охлаждане.
Във водата еритрулозата и подобни вещества могат да се превръщат в други видове захари. Това може да е увеличило химическото разнообразие на средата, в която са се появили първите самовъзпроизвеждащи се системи.
Въпреки това откритието не доказва, че животът произхожда от космоса, и не означава, че именно еритрулозата е задействала първите биологични процеси. Изследването, публикувано в Nature Astronomy, показва нещо много по-предпазливо, но важно: междузвездните облаци са способни да произвеждат и да съхраняват молекули, свързани с химията на живота.