Тайна раскрыта: вот где прячется "недостающая сера" в космосе

Астрохимики уже несколько десятилетий бьются над загадкой "недостающей серы” в космосе. При наблюдении в плотных молекулярных облаках, где рождаются звезды и планетные системы, ученые обнаруживают серу в молекулярной форме в тысячи раз меньше, чем предсказывают теоретические модели. Это ставило под сомнение наше понимание химического состава межзвездного пространства.

Профессор химии Ральф Кайзер из Гавайского университета в Маноа объясняет, что количество серы в плотных облаках меньше прогнозируемого газового изобилия на три порядка. Это значит, что большая часть серы, предсказанная теоретиками, просто не наблюдается телескопами.

Новое исследование: сера в межзвездном льду

Новое исследование, проведенное учеными из Университета Миссисипи и опубликованное в журнале Nature, предлагает убедительное объяснение этой аномалии. Согласно результатам работы, сера не исчезла, а скрывается в виде сложных молекул внутри межзвездного льда, покрывающего микроскопические частицы пыли в холодных областях космоса.

Международная команда ученых, в которую вошли астрохимик Райан Фортенберри (Университет Миссисипи), Кайзер и химик-вычислитель Самер Гозем (Университет штата Джорджия), провела лабораторные эксперименты, моделирующие условия, существующие в глубоком космосе.

В результате экспериментов выяснилось, что атомы серы на поверхности ледяных пылинок могут объединяться в две устойчивые формы: октасульфур — замкнутое кольцо из восьми атомов серы, и полисульфан — цепочку атомов серы, соединенных атомами водорода. Эти молекулы способны "запирать” серу в твердом состоянии, делая ее невидимой для большинства астрономических наблюдений.

Невидимость серы: проблема для телескопов

Это объясняет, почему телескопы, включая знаменитый "Джеймс Уэбб", практически не фиксируют серу в космосе. Их приборы ориентированы на поиск стабильных газообразных молекул с четкими спектральными сигнатурами. А сера в твердом состоянии ведет себя иначе — она постоянно меняет свою структуру, переходя от колец к цепям и обратно.

"Он никогда не поддерживает одну и ту же форму. Это похоже на вирус — он двигается и меняется", — образно описал Райан Фортенберри динамику серы в межзвездном льду.

Особенность этих молекул в том, что они могут оставаться незаметными миллионы лет, пока внешние условия не изменятся. В зонах активного звездообразования, где температура резко возрастает, ледяные оболочки на пылинках начинают сублимироваться — переходить из твердого состояния сразу в газообразное. Именно в этот момент захваченная в льду сера может высвободиться и стать заметной для наблюдений.

Новая дорожная карта для астрономов: поиск полисульфанов

Теперь, когда исследователи определили конкретные формы серы, у астрономов появилась дорожная карта для дальнейших поисков.

"Астрономы могут искать эти молекулы полисульфанов в межзвездной среде с помощью радиотелескопов, когда они сублимируются в газовую фазу в областях звездообразования. Такие наблюдения позволят напрямую подтвердить наличие скрытых запасов серы и уточнить химический состав межзвездного вещества", — отметил Ральф Кайзер.

Решение "серной загадки" имеет важное значение не только для астрохимии. Оно помогает глубже понять химическую эволюцию галактик, условия формирования планет и возможные механизмы возникновения жизни. Сера — ключевой элемент для биохимии, входящий, например, в состав аминокислот и ферментов.

Интересные факты о космосе:

• Во Вселенной насчитывается более 100 миллиардов галактик.
• Температура в космосе близка к абсолютному нулю (-273,15 °C).
• Космос на 96% состоит из темной материи и темной энергии.
• Солнечный свет достигает Земли за 8 минут.

Новое исследование проливает свет на тайну "недостающей серы” в космосе, предлагая убедительное объяснение ее местонахождения. Открытие скрытых запасов серы в межзвездном льду открывает новые перспективы для изучения химической эволюции Вселенной и понимания процессов, приводящих к возникновению жизни.