Ученые международной группы, включающей специалистов из Самарского университета, совершили значимый шаг в изучении происхождения жизни во Вселенной. Они впервые синтезировали важное органическое соединение в условиях, имитирующих космическое пространство. Этот прорыв был описан в журнале Physical Chemistry Chemical Physics.
Речь идет о метилглиоксале - простейшем кетоальдегиде, который может играть ключевую роль в формировании основных биомолекул. Кетоальдегиды участвуют во многих биохимических процессах живых организмов, включая метаболизм углеводов, липидов и аминокислот. Однако до сих пор механизмы их образования оставались загадкой для ученых.
Эксперимент проводился в экстремальных условиях, максимально приближенных к космическим. Исследователи создали лед из угарного газа и ацетальдегида, который затем подвергли воздействию потока электронов. Все это происходило в глубоком вакууме при сверхнизких температурах, соответствующих температуре жидкого гелия.
Для анализа полученного вещества применялся метод масс-спектрометрии. Этот метод позволяет определить состав и строение молекул путем точного измерения их массы. Молекулы продуктов реакции ионизировали с помощью вакуумного ультрафиолетового излучения, после чего разгоняли в электрическом поле. Масса частиц определялась по времени, которое требовалось иону для достижения детектора.
Особенность использованного метода заключалась в том, что длина волны ультрафиолетового излучения, применяемого для ионизации, несла дополнительную информацию о структуре молекул. Это позволило различать изомеры - молекулы с одинаковым составом и массой, но отличающиеся по структуре и свойствам.
Иван Антонов, доцент кафедры физики Самарского университета, отметил, что синтезированные вещества могут стать перспективными кандидатами для будущих астрономических поисков. По его словам, после синтеза в холодных молекулярных облаках метилглиоксаль может служить ключевым предшественником сахаров, сахарных кислот и аминокислот.
Ученые считают, что им удалось получить первые экспериментальные доказательства переноса атома водорода внутри молекулы кетоальдегида в аналогах межзвездного льда. Это открытие расширяет фундаментальные знания о том, как кетоальдегиды и их производные могут образовываться в космическом пространстве.
Исследователи планируют продолжить изучение процессов формирования сложных молекул из простых в условиях космоса. Их целью является построение модели химической эволюции Вселенной. Ученые надеются ответить на ключевые вопросы: могли ли вещества, необходимые для развития жизни, синтезироваться в космических условиях? Какие механизмы приводят к образованию этих веществ? И, в конечном итоге, насколько уникально существование разумной жизни во Вселенной?
Эксперимент проводился на уникальной научной установке, созданной в Центре лабораторной астрофизики СФ ФИАН при поддержке Мегагранта. Эта установка специально предназначена для изучения химических процессов в условиях глубокого космоса.
