В Млечном Пути впервые обнаружен сахар
Ученые обнаружили нечто неожиданно сладкое почти в самом сердце нашей Галактики. В гигантском облаке газа и пыли близ центра Млечного Пути найден настоящий сахар — эритрулоза, та самая молекула, что придает сладость малине, киви и многим красным фруктам. Это первый случай, когда сахар удалось зафиксировать в межзвездном пространстве. Результаты опубликованы в журнале Nature Astronomy.
Где нашли и что именно
Облако носит скромное имя G+0.693-0.027 и располагается примерно в 26 тысячах световых годах от Земли, недалеко от центра Галактики. Именно здесь команда под руководством астрохимика Изаскун Хименес-Серры из Испанского национального исследовательского совета и Центра астробиологии обнаружила изобилие эритрулозы.
По словам исследовательницы, такие молекулярные облака — это «огромные химические фабрики». Более того, они служат звездными яслями: в их недрах рождаются новые звезды и планеты.
Для чего нужен сахар
Сахара критически важны для жизни в том виде, в каком мы ее знаем. Они хранят энергию и входят в состав фундаментальных биологических «кирпичиков» — ДНК и РНК. Проблема в том, что молекулы сахаров довольно хрупкие, и синтезировать их с нуля непросто — что в глубоком космосе, что на ранней, еще безжизненной Земле.
Молекулярные облака предлагают своего рода обходной путь для их производства. И теперь у нас есть доказательство: сахара действительно могут формироваться в тех самых регионах космоса, которые впоследствии дадут начало звездам и планетам.
Роль космической пыли
Ключ к сладкой химии — пыль, пронизывающая холодные темные глубины облака. Пылинки работают сразу в двух направлениях. Во-первых, они предоставляют поверхность, к которой цепляются атомы и молекулы, постепенно становясь крупнее и сложнее. Во-вторых, пыль блокирует ультрафиолет и другое высокоэнергетическое излучение, которое иначе разрывало бы растущие соединения на части.
Чем глубже в облако, тем больше пыли, тем ниже температура, а на пылинки нарастает лед из воды и углекислого газа — и вместе с ним молекулы все возрастающей сложности.
Как поймать сахар за миллиарды километров
Команда использовала два гигантских радиотелескопа в Испании — 40-метровую антенну в обсерватории Йебес под Мадридом и 30-метровую антенну IRAM в Гранаде. В отличие от оптических волн, радиоволны проходят сквозь пылевую завесу невредимыми. Часть этих волн излучают сами молекулы: выбитые с пылинок ударными волнами от ближайших сверхновых, они начинают вращаться и испускают слабое, но различимое радиосвечение.
Каждая молекула оставляет на спектре свой уникальный узор — что-то вроде штрих-кода. Астроном Ник Индриоло из Института науки космического телескопа сравнивает его с «причудливой расческой, где положение зубцов соответствует частотам, на которых вещает молекула». Сложность в том, что в облаке одновременно «поют» сотни молекул.
Чтобы опознать сахар, ученым сначала пришлось узнать его «отпечаток» в земной лаборатории. Это оказалось непросто: сахара — сиропообразные жидкости. Помог новый прием — сахар смешали с тальком, получив твердое вещество, которое затем испарили лазером и считали его диагностический световой узор.
Сюрприз, ломающий привычную теорию
Вооружившись эталоном, исследователи нашли в облаке обильные следы эритрулозы — молекулы из четырех атомов углерода. А вот сахаров из трех атомов углерода в том же регионе оказалось на удивление мало. Это противоречит традиционному предположению астрохимии, будто молекулы растут, добавляя по одному атому углерода за раз.
Команда выдвигает иную версию: эритрулоза, возможно, образовалась из гликольальдегида и этиленгликоля — двух молекул, также найденных в облаке, каждая из которых содержит по паре атомов углерода.
В космосе уже идентифицировано более 300 молекул. Большинство из них токсичны для человека, но чем глубже астрономы заглядывают в скрытые сердца молекулярных облаков, тем больше находят сложных предшественников жизни. Теперь команда готовит новые эксперименты: ищет более сложные сахара и проверяет, как хрупкие молекулы реагируют на ультрафиолет.
«Раньше это было лишь гипотезой, — подводит итог Индриоло. — Теперь мы знаем, что сахара могут образовываться в этих регионах».
