Астрономы сделали революционное открытие, обнаружив сложные органические молекулы (СОМ), которые могут быть предшественниками строительных блоков жизни, в протопланетном диске вокруг молодой звезды V883 Ориона, расположенной в 1305 световых годах от нас в созвездии Ориона. Эти молекулы, найденные с помощью Атакамского большого миллиметрового/субмиллиметрового массива (ALMA) в Чили, включают первые предварительные обнаружения этиленгликоля и гликолонитрила — соединений, связанных с аминокислотами и нуклеобазами, такими как аденин, входящий в состав ДНК и РНК. Это открытие, опубликованное в The Astrophysical Journal Letters, указывает на то, что химические основы жизни формируются в космосе и могут быть широко распространены, передаваясь молодым планетам на ранних стадиях их формирования.

V883 Ориона: звезда на стадии формирования

Как рассказывает Space.com, V883 Ориона — это протозвезда возрастом около 500 000 лет, что делает её младенцем по сравнению с нашим Солнцем, которому 4,6 миллиарда лет. Эта звезда находится в активной фазе накопления массы, втягивая газ и пыль из окружающего диска, из которого со временем сформируются планеты. Этот процесс сопровождается мощными вспышками излучения, которые нагревают диск, испаряя замороженные молекулы и делая их доступными для обнаружения радиотелескопами ALMA.

«Эти вспышки достаточно мощные, чтобы нагревать диск даже в обычно холодных областях, высвобождая обнаруженные нами химические вещества», — объясняет руководитель исследования Абубакар Фадул из Института астрономии Макса Планка (MPIA). ALMA, массив из 66 радиотелескопов в пустыне Атакама, позволил учёным выделить слабые спектральные сигналы 17 сложных органических молекул, включая этиленгликоль и гликолонитрил, в диапазоне частот 348–366 ГГц.

Сложные органические молекулы: строительные блоки жизни

Сложные органические молекулы (СОМ) — это молекулы, содержащие более пяти атомов, включая как минимум один атом углерода. Они считаются ключевыми предшественниками биологических молекул, таких как аминокислоты, сахара и нуклеотиды, составляющие ДНК и РНК. В протопланетном диске V883 Ориона обнаружено 17 таких молекул, включая этиленгликоль (сахарный спирт, связанный с простыми сахарами, такими как гликольальдегид) и гликолонитрил (предшественник аминокислот глицина и аланина, а также аденина).

Гликолонитрил особенно важен, так как он может вступать в реакции с аммиаком, образуя глицин — простейшую аминокислоту, а также участвовать в формировании аденина, одной из четырёх нуклеобаз ДНК. Этиленгликоль, в свою очередь, может превращаться в гликольальдегид — простой сахар, ранее обнаруженный в других звёздных системах. Эти находки подтверждают, что химическая сложность, необходимая для жизни, может формироваться ещё до появления планет.

Опровержение сценария «химического сброса»

Ранее считалось, что переход от протозвезды к молодой звезде с протопланетным диском сопровождается разрушительными процессами — интенсивным излучением, ударными волнами и выбросами газа, которые уничтожают сложные молекулы, сформированные на более ранних стадиях. Это привело к гипотезе «химического сброса», согласно которой молекулы, необходимые для жизни, должны формироваться заново в протопланетных дисках во время образования планет, астероидов и комет.

Однако новые данные опровергают этот сценарий. «Наши результаты показывают, что протопланетные диски наследуют сложные молекулы от более ранних стадий, и их формирование может продолжаться на этапе протопланетного диска», — отмечает Камбер Шварц, соавтор исследования из MPIA. Это говорит о том, что химические предшественники жизни могут быть широко распространены во Вселенной, а не ограничиваться отдельными планетарными системами.

Как были обнаружены молекулы?

Обнаружение стало возможным благодаря уникальным свойствам V883 Ориона, которая относится к классу FU Orionis — объектов, переживающих резкие вспышки яркости. Эти вспышки нагревают окружающий диск, испаряя лёд, в котором заперты сложные молекулы, и переводя их в газообразное состояние, где они излучают радиосигналы, улавливаемые ALMA. Исследователи использовали спектроскопию для анализа 15 линий излучения этиленгликоля (при температуре около 300 °C) и 6 линий гликолонитрила (при 88 °C), подтверждая их присутствие с помощью анализа методом Монте-Карло.

«Этиленгликоль и гликолонитрил излучают на радиочастотах, и ALMA идеально подходит для их обнаружения», — поясняет Шварц. Однако команда отмечает, что для окончательного подтверждения этих находок необходимы данные с более высоким разрешением, которые могут также выявить ещё более сложные молекулы.

Космическое происхождение жизни

Обнаружение сложных органических молекул в V883 Ориона подтверждает идею, что химические основы жизни формируются в межзвёздных облаках и передаются протопланетным дискам. Простые органические молекулы, такие как метанол, ранее находили в звёздных колыбелях, но присутствие более сложных соединений, таких как этиленгликоль, указывает на непрерывную химическую эволюцию.

Аналогичный процесс наблюдается в нашей Солнечной системе: кометы, приближаясь к Солнцу, нагреваются, высвобождая молекулы изо льда, что создаёт их хвосты и комы. Этиленгликоль, например, был обнаружен в кометах Леммон и Лавджой, что подчёркивает связь между химией далёких звёздных систем и нашей собственной.

«Наши находки указывают на непрерывную линию химического обогащения от межзвёздных облаков до полностью сформированных планетарных систем», — говорит Фадул. Это предполагает, что ингредиенты для жизни могут быть стандартной частью формирования планет, а не уникальной особенностью Земли.

Что дальше?

Хотя результаты многообещающие, учёные подчёркивают, что ещё не все спектральные сигналы расшифрованы. «Данные с более высоким разрешением подтвердят обнаружение этиленгликоля и гликолонитрила и, возможно, раскроют более сложные химические вещества, которые мы пока не идентифицировали», — отмечает Шварц. Фадул добавляет, что изучение других диапазонов электромагнитного спектра может выявить ещё более сложные молекулы: «Кто знает, что ещё мы можем обнаружить?»

Это открытие не только углубляет наше понимание происхождения жизни, но и подчёркивает, что химические предшественники жизни могут быть повсеместными во Вселенной. Будущие исследования с ALMA и другими телескопами, возможно, раскроют ещё больше деталей о том, как молекулы, подобные тем, что составляют ДНК и РНК, формируются и распространяются в космосе.