Ученые, работающие с космическим телескопом Хаббла, обнаружили в космосе очень сложную молекулу. Названные Buckyballs, по имени известного мыслителя Бакминстера Фуллера, они представляют собой молекулярную структуру из 60 атомов углерода (C60) в грубой форме футбольного мяча. Хотя это не первый раз, когда эти экзотические молекулы были обнаружены в космосе, это первый раз, когда были обнаружены ионы Бакибола.
Buckyballs (также известные как Buckminsterfullerenes) были обнаружены в межзвездной среде (ISM), диффузной материи и излучения, которое существует между солнечными системами. Поскольку ISM - это фундаментальная материя, из которой в конечном итоге образуются звезды и планеты, астрономы действительно заинтересованы в этом. Понимание содержания ISM проливает свет на рост звезд, планет и, в конечном итоге, самой жизни.
«Наше подтверждение C60+ показывает, насколько сложная астрохимия может получить даже в самой низкой плотности наиболее сильно облученные ультрафиолетом среды в Галактике ».
Мартин Кординер, ведущий автор, Центр космических полетов Годдарда
Команда за этим открытием опубликовала свои выводы в «Письмах астрофизического журнала» от 22 апреля 2019 года. Документ называется «Подтверждение межзвездного C60 + с использованием космического телескопа Хаббла». Ведущий автор - Мартин Кординер из Католического университета Америки, размещенного в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд.
На Земле ученые обнаружили С60 +, но это редко. Они нашли его в горных породах и минералах, а также в саже, образующейся при высокотемпературном горении. Находить ионизированную (электрически заряженную) форму C60 + в ISM удивительно, потому что это такая суровая среда.
C60 + в космосе ионизируется звездами. Ультрафиолетовый свет звезд лишает электрон C60, который оставляет молекулу с положительным зарядом. Обнаружение этих сложных молекул углерода в космосе является одним из шагов к более полному каталогу вещества в Межзвездной среде.
Жизнь: высшая химическая сложность
«Исторически диффузный ISM считался слишком суровой и ненадежной средой для появления значительного количества больших молекул», - сказал ведущий автор Cordiner в пресс-релизе. «До обнаружения С60Самые большие известные молекулы в космосе имели размер всего 12 атомов. Наше подтверждение C60+ показывает, насколько сложная астрохимия может получить даже в самой низкой плотности наиболее сильно облученные ультрафиолетом среды в Галактике ».
«В некотором смысле жизнь может считаться предельной химической сложностью».
Мартин Кординер, ведущий автор, Центр космических полетов Годдарда
Насколько мы знаем, углерод - это ключ к жизни. Он в изобилии и может образовывать уникальные и разнообразные соединения. Углерод может образовывать большие молекулы, называемые полимерами, при обычных температурах Земли. Полимеры - это семейство молекул с широким спектром свойств, которые играют ключевые роли в живых тканях, таких как белки и ДНК. Трудно представить жизнь без углерода.
Поскольку жизнь основана на углеродсодержащих молекулах, обнаружение сложных молекул углерода, таких как C60 + в космосе, является интригующим открытием. «В некотором смысле жизнь может считаться предельной химической сложностью», - сказал Кординер. «Наличие С60 однозначно демонстрирует высокий уровень химической сложности, присущей космическим средам, и указывает на высокую вероятность возникновения других чрезвычайно сложных углеродсодержащих молекул, возникающих спонтанно в космосе ».
Ключом к поиску C60 + в ISM является то, что называется диффузными межзвездными полосами (IDB).
Основными материалами в ISM являются обычные подозреваемые: водород и гелий. Но в ISM есть много других неопознанных сложных молекул, и единственный способ найти их - это изучить свет звезд, проходящий через них.
Различные элементы и соединения в ISM могут блокировать или поглощать определенные длины волн звездного света. Используя спектрометрию, ученые могут разделить свет на различные длины волн и исследовать его. Таким образом, они могут точно определить, какие длины волн отсутствуют, и определить химические вещества, ответственные за это.
В ISM это может быть сложно. Там, спектры поглощения, обнаруженные с помощью спектрометрии, охватывают гораздо более широкий диапазон света, некоторые из которых полностью отличаются от любых, видимых на Земле. Эти модели называются диффузными межзвездными полосами, и они были впервые обнаружены в 1922 году американской астрономом Мэри Ли Хегер.
Проблема в том, чтобы определить природу DIB в космосе, его необходимо сопоставить с тем, который видели в лаборатории. Но существуют миллионы различных молекулярных структур и связанных с ними DIB, поэтому потребовалось бы много времени, чтобы идентифицировать их всех.
«Сегодня известно более 400 DIB, но (за исключением немногих, недавно приписанных к C60+), никто не был окончательно определен », - сказал координатор. «Вместе появление DIB указывает на присутствие большого количества богатых углеродом молекул в космосе, некоторые из которых могут в конечном итоге участвовать в химии, которая приводит к жизни. Однако состав и характеристики этого материала будут оставаться неизвестными до тех пор, пока не будут назначены остальные DIB ».
Ученые потратили десятилетия, пытаясь найти точные лабораторные соответствия для DIB.
Достопочтенный Хаббл Спотс Бакиболлс
Вот где приходит почтенный космический телескоп Хаббл.
Команда этого нового исследования сравнила характеристики поглощения C60 + в лаборатории с DIB, которые Хаббл наблюдал в межзвездной среде. Работа лаборатории DIB была выполнена другой командой из Университета Базеля в Швейцарии. Хаббл смог наблюдать данные о поглощении С60 + со своего окуня на орбите, где пары воды в атмосфере Земли не могут его заблокировать. Тем не менее, команде пришлось вытолкнуть космический телескоп за пределы чувствительности.
Открытие ионов Buckyball в космосе заставило команду вспомнить больше. Мысль идет, если эти сложные углеродные молекулы присутствуют там в ISM, есть ли другие? Чтобы выяснить, требуется больше лабораторных работ с другими сложными молекулами углерода, чтобы идентифицировать их DIB, чтобы их можно было сопоставить с будущими наблюдениями ISM.
На данный момент команда, стоящая за этим исследованием, хочет продолжить поиск Buckyballs в космосе, чтобы увидеть, насколько они распространены. Ведущий автор Cordiner считает, что, основываясь на своих выводах, C60 + широко распространен в галактике.
Что это означает для появления и развития жизни на Земле и в других местах, находится в воздухе, но это интригующая линия исследования.
Источники:
- Пресс-релиз: Хаббл находит крошечные «электрические футбольные мячи» в космосе, помогает разгадать межзвездную тайну
- Научно-исследовательская работа: подтверждение межзвездного C60 + с помощью космического телескопа Хаббла
- Wikipedia Вступление: Межзвездная среда
- Wikipedia Вступление: Углерод
