В космосе нашли быстрый путь сборки сложных углеродных молекул
Большие углеродные молекулы встречаются во многих областях космоса, от оболочек стареющих звезд до межзвездных облаков. Речь идет о полициклических ароматических углеводородах, или PAH. Это плоские структуры из углерода и водорода с несколькими кольцами. Их спектральные признаки давно видят телескопы, но химикам было трудно объяснить, как такие молекулы успевают образоваться в нужном количестве.
Группа под руководством Университета Гавайев в Маноа предложила и проверила более быстрый механизм роста. Работа опубликована в Nature Communications. Первый автор исследования, аспирант Шейн Геттл, вместе с коллегами показал реакцию, при которой крупная ароматическая система может наращиваться не по одному атому углерода за шаг, а через образование сразу нескольких новых химических связей.
Такой процесс называется присоединением арильного радикала с дегидроциклизацией. Если упростить, активный фрагмент молекулы цепляется к другой структуре, затем перестраивается и замыкает новое кольцо, теряя атомы водорода. В результате углеродный каркас растет быстрее, чем в старых схемах постепенного добавления маленьких фрагментов.
Команда проверяла механизм в лабораторных условиях, которые имитируют очень горячие области вокруг стареющих звезд и другие энергичные космические среды. В опытах получились несколько крупных PAH, существование которых ожидалось по наблюдениям и моделям, но плохо объяснялось прежними реакционными цепочками.
Зачем это важно для астрономии? PAH считаются одним из крупных резервуаров углерода в космосе. Они влияют на химическую эволюцию газа и пыли, участвуют в превращении вещества между поколениями звезд и могут быть частью материала, из которого позже собираются планетные системы. Похожие углеродистые соединения изучают и в образцах с астероидов, например в материале Рюгу.
Авторы подчеркивают, что речь не о прямом поиске жизни, а о базовой космохимии. Новая реакция помогает связать простые углеродные молекулы с более сложными структурами, которые реально наблюдаются в межзвездной среде. Теперь такие пути можно включать в модели химии звездных оболочек, молекулярных облаков и раннего вещества будущих планет.
