Ученые УрФУ обнаружили веселящий газ в межзвездных льдах

Астрономы Уральского федерального университета (УрФУ) совершили прорывное открытие, идентифицировав закись азота, известную как «веселящий газ», в ледяных мантиях межзвездных облаков. Эта молекула стала девятой по счету, обнаруженной в космических льдах.

«Мы обнаружили закись азота во льдах в направлении 16 протозвезд из 50 проанализированных нами. Содержание N₂O в этих протозвездах варьируется в пределах от 0,2% до 2,1% относительно льда, состоящего из молекул СО. Обнаружение закиси азота в более чем десятке протозвезд означает, что эта молекула широко распространена в межзвездных льдах, а наша работа — первое уверенное обнаружение ледяного N₂O», — отметила лаборант-исследователь научной лаборатории астрохимических исследований УрФУ Варвара Картеева.

В межзвездном газе, из которого формируются звезды и планеты, ученые знают более 300 различных молекул. Однако в ледяных оболочках, образующихся при экстремально низких температурах около -263 градусов Цельсия, до сих пор было идентифицировано лишь восемь молекул. Открытие N₂O исследователями из Екатеринбурга пополнило этот список девятой позицией. Кроме того, коллектив университета сообщил о предварительном обнаружении еще одного соединения — изоциановой кислоты (HNCO).

По словам ученых, выявить молекулы в твердой фазе значительно сложнее, чем в газообразной. Во льдах они проявляются только в инфракрасном свете, когда ближайшая звезда подсвечивает исследуемую область. «Мы использовали спектры аналогов межзвездных льдов, выращенных на нашей лабораторной установке ISEAge, чтобы интерпретировать результаты, полученные телескопом Джеймса Уэбба в прошлом году. При помощи полученных в лаборатории спектров удалось выполнить анализ наблюдений межзвездных облаков и уверенно обнаружить N₂O во льдах», — поясняет заведующий лабораторией Антон Васюнин.

Обнаружение закиси азота имеет большое значение для астрохимии. Эта молекула более химически активна при низких температурах, чем, например, молекулярный азот (N₂), который считается основным носителем азота в ледяных мантиях. N₂O может участвовать в формировании более сложных азотсодержащих соединений, включая аминокислоты — строительные блоки белков и основу жизни.

«Считается, что реакции в газовой фазе межзвездных облаков, скорее всего, не приводят к образованию сложных органических молекул. Со льдом ситуация другая: поверхность льда своего рода каталитическая. Поверхностные реакции могут быть более эффективны в образовании ряда химических соединений, которые в газе плохо образуются или не образуются вовсе. Поэтому изучение химии во льдах и состава этих льдов, с одной стороны, труднее, а с другой — интереснее, потому что там немного другая химия, ведущая к образованию другого набора молекул», — добавил Васюнин.

Он также отметил, что вещество из межзвездных льдов с большей вероятностью может достигать поверхностей планет, чем из разреженного газа. Например, ледяное ядро кометы, упав на молодую планету, способно доставить значительное количество органического материала. Таким образом, перенос химических молекул в твердом состоянии представляется более эффективным путем обогащения планет необходимыми для жизни соединениями.