Как можно засеять планеты химическими веществами, необходимыми для жизни
По словам исследователей, анализ уникальных отпечатков пальцев в свете, излучаемом веществом, окружающим молодые звезды, выявил «значительные резервуары» больших органических молекул, необходимых для формирования основы жизни.
Доктор Джон Или, научный сотрудник Университета Лидса, руководивший исследованием., говорит, что результаты показывают, что основные химические условия, которые привели к возникновению жизни на Земле, могли существовать более широко по всей Галактике.
Художник запечатлел газ и пыль в протопланетном диске, окружающем молодую звезду. На вставке показан молекулярный газ, на который нацелены наблюдения MAPS, состоящий из «супа» как простых, так и сложных молекул в окрестностях все еще формирующихся планет. Предоставлено: М. Вайс / Центр астрофизики / Смитсоновский институт Гарварда.
Большие органические молекулы были обнаружены в протопланетных дисках, вращающихся вокруг недавно образовавшихся звезд. Подобный диск когда-то окружал молодое Солнце, образуя планеты, которые сейчас составляют нашу Солнечную систему. Присутствие молекул важно, потому что они являются «ступеньками» между более простыми молекулами на основе углерода, такими как монооксид углерода, в изобилии встречающимся в космосе, и более сложными молекулами, которые необходимы для создания и поддержания жизни.
Подробности исследования опубликованы сегодня и появятся в Серия дополнений к астрофизическому журналу. Это одна из 20 статей, в которых рассказывается о крупном международном исследовании химии образования планет.
Доктор Кэтрин Уолш из Школы физики и астрономии была одной из пяти соучредителей, возглавляющих расследование. Программа, получившая название «Молекулы с ALMA в масштабах формирования планет» (или MAPS), использовала данные, собранные радиотелескопом Atacama Large Millimeter / submillimetre Array (или ALMA) в Чили.
Доктор Или и его команда, состоящая из астрофизиков из 16 университетов по всему миру, сосредоточили свое внимание на изучении существования, расположения и количества молекул-предшественников, необходимых для формирования жизни.
Он сказал: «Эти большие сложные органические молекулы находятся в различных средах космоса. Лабораторные и теоретические исследования показали, что эти молекулы являются «сырьевыми ингредиентами» для создания молекул, которые являются важными компонентами биологической химии на Земле, создания сахаров, аминокислот и даже компонентов рибонуклеиновой кислоты (РНК) в правильных условиях.
«Однако многие среды, в которых мы находим эти сложные органические молекулы, довольно далеки от того, где и когда, как мы думаем, образуются планеты. Мы хотели больше узнать о том, где именно и в каком количестве эти молекулы присутствовали в местах рождения планет – протопланетных дисках ».
ALMA – наблюдение химии глубоко в космосе
Исследование стало возможным благодаря успехам телескопа ALMA в обнаружении очень слабых сигналов от молекул в самых холодных областях космического пространства.
В ALMA объединена сеть из более чем 60 антенн, чтобы обсерватория могла обнаруживать сигнал от этих молекул. Каждая молекула излучает свет на совершенно разных длинах волн, создавая уникальный спектральный «отпечаток пальца». Эти отпечатки пальцев позволяют ученым определять присутствие молекул и исследовать их свойства.
Четыре протопланетных диска – GM Aur, AS 209, HD 163296 & amp; MWC 480 – наблюдается в рамках проекта MAPS. В верхнем ряду показаны выбросы от крупной (миллиметровой) пыли на дисках. В нижнем ряду показано трехцветное составное изображение излучения больших органических молекул HC3N (красный), CH3CN (зеленый) и c-C3H2 (синий) на каждом диске. Пунктирные кружки с радиусом 50 астрономических единиц показывают масштаб области образования кометы в нашей Солнечной системе. Предоставлено: д-р JDIlee / Университет Лидса.
Д-р Уолш объяснил: «Сила ALMA позволила нам впервые измерить распределение и состав материала, который активно строит планеты вокруг близлежащих молодых звезд. Телескоп достаточно мощный, чтобы делать это даже с большими сложными молекулами, которые являются предшественниками жизни ».
Исследовательская группа искала три молекулы: цианоацетилен (HC3N), ацетонитрил (CH3CN) и циклопропенилиден (c-C3H2) – в пяти протопланетных дисках, известных как IM Lup, GM Aur, AS 209, HD 163296 и MWC 480. Протопланетные диски находятся на расстоянии от 300 до 500 световых лет от Земли. На всех дисках видны подписи происходящего внутри них формирования планет.
Протопланетные диски кормят молодые планеты
Протопланетный диск, окружающий молодую планету, будет «кормить» ее материалом по мере ее формирования.
Например, считается, что молодая Земля была засеяна материалом в результате ударов астероидов и комет, которые сформировались в протопланетном диске вокруг Солнца. Но ученые были не уверены, все ли протопланетные диски содержат резервуары сложных органических молекул, способных создавать биологически значимые молекулы.
Это исследование начинает отвечать на этот вопрос. Он обнаружил молекулы в четырех из пяти наблюдаемых дисков. Кроме того, количество молекул оказалось больше, чем ожидали ученые.
Доктор Или сказал: «ALMA впервые позволила нам искать эти молекулы во внутренних областях этих дисков в масштабах, подобных нашей Солнечной системе. Наш анализ показывает, что молекулы в основном расположены во внутренних областях, их содержание от 10 до 100 раз выше, чем предсказывали модели ».
Важно отметить, что области диска, в которых были расположены молекулы, также являются местом образования астероидов и комет. Доктор Или говорит, что возможно процесс, родственный тому, который, возможно, помог зародить жизнь на Земле, также мог произойти в этих дисках – где бомбардировка астероидами и кометами переносит большие органические молекулы на недавно сформированные планеты.
Доктор Уолш добавил: «Ключевой результат этой работы показывает, что те же ингредиенты, которые необходимы для зарождения жизни на нашей планете, можно найти и у других звезд. Возможно, что молекулы, необходимые для запуска жизни на планетах, легко доступны во всех планетообразующих средах ».
Один из следующих вопросов, которые исследователи хотят изучить, – существуют ли в протопланетных дисках даже более сложные молекулы.
Доктор Или добавил: «Если мы находим такие молекулы в таком большом количестве, наше нынешнее понимание межзвездной химии предполагает, что должны быть наблюдаемы и более сложные молекулы».
«Мы надеемся использовать ALMA для поиска следующих ступеней химической сложности в этих дисках. Если мы их обнаружим, мы будем еще ближе к пониманию того, как сырые ингредиенты жизни могут быть собраны вокруг других звезд ».
В нашем Telegram‑канале вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
