Астрономы впервые обнаружили в межзвездном пространстве настоящий сахар — эритрулозу, органическую молекулу из того же семейства, что фруктоза. Соединение нашли в молекулярном облаке G+0.693−0.027 примерно в 27 тыс. световых лет от Земли. По расчетам исследователей, такие молекулы могут образовываться непосредственно на ледяных частицах космической пыли и потенциально участвовать в химических процессах, предшествовавших возникновению жизни.

Исследование международной группы под руководством Исаскуна Хименеса-Серры из испанского Центра астробиологии опубликовано в журнале Nature Astronomy.

Сигнал сахара пришел из центра Галактики

Молекулярное облако G+0.693−0.027 находится в направлении центра Млечного Пути и считается одним из наиболее богатых органическими соединениями регионов Галактики.

Для поиска эритрулозы ученые использовали два радиотелескопа в Испании — 40-метровый в Йебесе и 30-метровый на Пико-Велете. Молекулы можно обнаруживать по характерному набору радиосигналов: каждое соединение взаимодействует с излучением на определенных частотах, формируя своеобразный спектральный отпечаток.

Исследователи обнаружили 17 таких линий, соответствующих эритрулозе. Вероятность того, что наблюдаемый набор сигналов возник случайно, оценили всего в 0,2%.

Эритрулоза стала крупнейшей известной нециклической молекулой, обнаруженной в межзвездной среде. Она состоит из 14 атомов и стала первым соединением, найденным там, которое содержит сразу четыре атома кислорода.

Сахар, вероятно, образуется прямо в космосе

Наблюдения указывают на то, что эритрулоза не обязательно появилась где-то за пределами облака и была туда принесена. По моделям исследователей, молекула способна формироваться непосредственно на поверхности ледяных частиц межзвездной пыли.

Для этого более простые двухуглеродные соединения — гликольальдегид и этиленгликоль — могут выступать исходными «кирпичиками». Они вступают в химические реакции на ледяной поверхности пылинок, постепенно формируя более сложную молекулу.

Расчеты показали количество эритрулозы, близкое к тому, которое удалось определить по наблюдениям. В газовую фазу молекула, вероятно, попадает после того, как столкновения между облаками разрушают или выбивают ледяной материал с поверхности пылинок.

Это особенно важно для понимания химии космоса: сложные органические соединения могут формироваться еще до рождения новых звезд и планет.

Космические сахара могли попасть на молодую Землю

Авторы работы связывают открытие с вопросом о происхождении строительных компонентов первых биологических молекул.

В лабораторных экспериментах, моделирующих условия молодой Земли, сахара образуются сравнительно медленно и в небольших количествах. При этом рибозу и глюкозу уже обнаруживали в метеоритах, а также в образцах, полученных с астероида Бенну.

Это позволяет предположить, что часть органических соединений могла попасть на раннюю Землю вместе с космическим материалом.

Исследователи подсчитали, что во время периода интенсивной метеоритной бомбардировки примерно 4,1–3,9 млрд лет назад на планету теоретически могло попасть от 500 тыс. до 50 млн тонн эритрулозы.

В воде эритрулоза способна превращаться в другие сахара. Некоторые из подобных соединений используются живыми организмами для построения нуклеиновых кислот, включая РНК. Поэтому космическая органика могла дополнить набор химических веществ, доступных на молодой Земле до появления первых форм жизни.

Первый настоящий сахар в межзвездной среде

В межзвездном пространстве уже обнаружено более 340 различных молекул, однако до сих пор среди них не было настоящих сахаров.

Ближайший известный родственник эритрулозы — гликольальдегид — нашли еще в 2000 году. Он относится к более простым органическим соединениям и сахаром в строгом смысле не считается.

Теперь астрономы получили первое прямое свидетельство присутствия настоящего сахара в межзвездной среде. Само по себе это не означает, что эритрулоза стала причиной возникновения жизни на Земле: между обнаружением органической молекулы в космосе и появлением биологии лежит огромный ряд химических процессов, многие из которых пока остаются неизвестными.

Но открытие показывает, что некоторые потенциально важные для предбиологической химии соединения могли формироваться еще до рождения планет и затем становиться частью материала, из которого складывались молодые планетные системы.