Cassini подсказал, как зарождается жизнь во Вселенной

Благодаря результатам миссии Cassini астрономы предложили и экспериментально подтвердили новые фундаментальные химические механизмы синтеза полициклических ароматических углеводородов (ПАУ). Описанные процессы позволяют понять, как формируются сложные молекулы, имеющие отношение к зарождению жизни во Вселенной. Результаты их работы представлены в статье, опубликованной в Nature Astronomy.

До сих пор считали, что в основе образования ПАУ лежат термические процессы, связанные исключительно со сжиганием и высокотемпературной переработкой органического сырья — нефтепродуктов, угля, древесины, мусора, пищи, табака и так далее. В новой работе ученые доказали, что химический синтез может происходить и при очень низких температурах, а именно при –183 ⁰С.

Их внимание к этой теме привлекли, в том числе, результаты миссии NASA и Европейского космического агентства Cassini-Huygens на самый большой спутник Сатурна — Титан, во время которой в его атмосфере обнаружена молекула бензола. Это привело ученых к мысли, что за появление и рост оранжевого-коричневатых туманных слоев, которыми окружен этот спутник, отвечают как раз ПАУ. Тем не менее, они не смогли понять, какие фундаментальные химические механизмы ведут к химическому синтезу ПАУ в атмосфере Титана при очень низких температурах.

На основе анализа и лабораторных экспериментов физики выяснили, что прототипы молекул ПАУ (антрацен и фенантрен) синтезируются в безбарьерных реакциях, которые проходят при низких температурах, которые характерны для атмосферы Титана. Антрацен и фенантрен, в свою очередь, представляют собой основные элементы для бóльших молекул ПАУ. Это предшественники более сложных химических соединений, которых нашли в оранжево-коричневатых органических туманных слоях, окружающих спутник Сатурна.

«Экспериментальноe обнаружение и теоретическое описание этих элементарных химических реакций меняет устоявшееся представление о том, что ПАУ могут формироваться и расти только при очень высоких температурах, например, в пламени органических топлив в земных условиях, — делает вывод один из авторов работы, сотрудник Самарского университета Александр Мебель. — А это значит, что наше открытие приводит к изменению существующих научных представлений о том, как ПАУ могут формироваться и расти».

Понимание механизма роста ПАУ при низких температурах позволят ученым понять, как во Вселенной могут формироваться сложные органические молекулы, имеющие отношение к происхождению жизни. «Молекулы, аналогичные маленьким ПАУ, но содержащие атомы азота, являются ключевыми составляющими рибонукелиновых кислот (РНК, ДНК) и некоторых аминокислот, то есть составляющих белков, - отмечает Александр Мебель. - Поэтому механизм роста ПАУ может быть связан с химической эволюцией во Вселенной, ведущей к происхождению жизни». Кроме того, понимание механизма роста ПАУ в пламенах позволит ученым Самарского университета предложить инженерам механизмы по снижению выброса этих канцерогенных веществ в выхлопах двигателей различного типа.

Полициклические ароматические углеводороды — это органические соединения, в химической структуре которые два и более конденсированных бензольных кольца. В природе ПАУ образуются в процессе пиролиза целлюлозы и встречаются в пластах каменного, бурого угля и антрацита, а также как продукт неполного сгорания при лесных пожарах. Многие ПАУ — это сильные канцерогены. Техногенные ПАУ попадают в окружающую среду из выбросов предприятий энергетического комплекса, автомобилей, химической и нефтеперерабатывающей промышленности.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.