Строительные блоки жизни обнаружены в суровых условиях: что это значит для Вселенной

Мы привыкли думать, что сложные органические молекулы — строительные блоки жизни — образуются только в особых, "тепличных" условиях. Однако новое исследование показывает, что эти процессы могут происходить даже в самых суровых уголках Вселенной. Учёные из НАСА впервые обнаружили сложные органические соединения вокруг молодой звезды за пределами нашего Млечного Пути — в Большом Магеллановом Облаке, нашей ближайшей галактической соседке.

Это открытие стало возможным благодаря космическому телескопу имени Джеймса Уэбба и его инструменту MIRI, работающему в среднем инфракрасном диапазоне. Международная команда исследователей под руководством Марты Севило, профессора астрономии Мэрилендского университета, идентифицировала пять различных углеродных соединений во льдах, окружающих молодую протозвезду ST6.

Что именно обнаружили учёные

Среди найденных молекул оказались знакомые нам по земной жизни соединения: ацетальдегид, уксусная кислота, этанол и метилформиат. Если этанол — это обычный спирт, а уксусная кислота — основа столового уксуса, то метилформиат и ацетальдегид широко используются в химической промышленности.

Хотя подобные молекулы ранее находили в звёздных питомниках нашей Галактики, это первое достоверное обнаружение этанола, метилформиата и ацетальдегида в соседней галактической системе. Кроме того, уксусная кислота впервые была идентифицирована именно во льдах протопланетной системы.

"Благодаря исключительной чувствительности телескопа JWST в сочетании с высоким угловым разрешением мы смогли обнаружить эти слабые спектральные особенности, связанные со льдами вокруг столь далёкой протозвезды", — пояснила Марта Севило.

До появления телескопа Уэбба метанол оставался единственной сложной органической молекулой, которую уверенно обнаруживали во льдах вокруг протозвёзд, даже в нашей собственной Галактике. Новые наблюдения позволили собрать невероятное количество информации из одного спектра — больше, чем когда-либо прежде.

Почему это открытие так важно

Особую значимость этому открытию придают условия, в которых были обнаружены молекулы. Большое Магелланово Облако содержит всего от трети до половины тяжёлых элементов по сравнению с Млечным Путём и испытывает значительно более высокий уровень ультрафиолетового излучения.

"Наше обнаружение КОМ во льдах подтверждает эти результаты. Обнаружение ледяных КОМ в Большом Магеллановом Облаке свидетельствует о том, что эти реакции могут эффективно образовывать их в гораздо более суровых условиях, чем в окрестностях Солнца", — говорит соавтор исследования Уилл Роча из Лейденского университета.

Именно эти суровые условия делают БМО идеальной лабораторией для изучения процессов, которые могли происходить в ранней Вселенной. Через 100-200 миллионов лет после Большого взрыва первые звёзды Population III формировались из чистого водорода и гелия, а уровень ультрафиолетового излучения был намного выше современного.

А что если…

Если сложные органические молекулы могут формироваться в таких экстремальных условиях, значит, строительные блоки жизни могут возникать практически везде во Вселенной? Это значительно расширяет потенциальное количество мест, где могла бы зародиться жизнь.

Сравнительная таблица: условия в разных галактиках

Три факта о сложных органических молекулах в космосе

1. Сложные органические молекулы образуются на поверхности межзвёздных пылевых зёрен в результате последовательных химических реакций.

2. Некоторые из этих молекул, такие как гликольальдегид, являются предшественниками компонентов РНК.

3. Обнаруженные молекулы могут пережить процесс формирования планет и впоследствии попасть на их поверхность.

Значение для поиска жизни во Вселенной

Открытие свидетельствует, что строительные блоки жизни формировались гораздо раньше и в более широком диапазоне условий, чем считалось ранее. Группа также обнаружила спектральные признаки присутствия гликольальдегида — молекулы, похожей на углеводы и являющейся предшественником более сложных биомолекул.

"Низкая металличность среды, то есть пониженное содержание элементов тяжелее водорода и гелия, интересна тем, что напоминает галактики в более ранние космологические эпохи", — говорит Севило.

Это означает, что-то, что мы узнаём о Большом Магеллановом Облаке, можно применить к пониманию галактик, существовавших, когда Вселенная была гораздо моложе.

Перспективы дальнейших исследований

Учёные планируют расширить поиск, включив в него другие протозвёзды как в Большом, так и в Малом Магеллановом Облаке. Это позволит создать более представительную выборку и подтвердить первоначальные результаты.

"В настоящее время у нас есть только один источник в Большом Магеллановом Облаке и только четыре источника, где обнаружены эти сложные органические молекулы во льдах Млечного Пути", — отмечает Севило.

Исследователи надеются, что дальнейшие наблюдения помогут понять, насколько распространены сложные органические молекулы в разных галактических средах и как условия в галактике влияют на химическое разнообразие.

Исторический контекст

Поиск сложных органических молекул в космосе имеет почти полувековую историю. Первые простые органические соединения были обнаружены в межзвёздной среде в 1970-х годах. С каждым новым поколением телескопов учёные находили всё более сложные молекулы, что постепенно меняло наши представления о возможности возникновения жизни во Вселенной. Открытие, сделанное с помощью телескопа Уэбба, знаменует новый этап в этой области — переход от изучения химии в нашей Галактике к межгалактическим исследованиям.

Это приближает нас к пониманию того, является ли появление жизни закономерным процессом, возможным в самых разных условиях, или же результатом уникального стечения обстоятельств. Обнаружение строительных блоков жизни в соседней галактике укрепляет позиции тех учёных, кто считает, что жизнь может быть распространённым явлением во Вселенной.