Ученые обнаружили первый настоящий сахар в межзвездном пространстве

Фото из открытых источников

Последнее открытие в центре галактики еще раз подтверждает сходство Млечного пути с аппетитным лакомством. Ранее ученые обнаружили сложный эфир под названием этилформиат, дрейфующий между звездами во внутренних областях галактики — соединение, которое обуславливает характерный вкус малины. Теперь астрономы, возможно, нашли сахар, которым можно посыпать этот космический деликатес.

Примерно в том же регионе космического пространства ученые идентифицировали эритрулозу — первый настоящий сахар, когда-либо обнаруженный в межзвездном пространстве.

Вряд ли кто-то захочет это съесть. Эритрулоза вполне съедобна, но она смешана с целой кучей космических веществ, которые гораздо менее совместимы с жизнью (привет, молекулы, содержащие цианид). К счастью, то, что в обычных условиях не подошло бы в качестве закуски, могло бы стать превосходным ингредиентом для зарождения жизни.

По мнению группы исследователей под руководством космохимика Изаскуна Хименеса-Серра из Испанского центра астробиологии, это открытие может помочь объяснить, откуда взялись первые биологически важные сахара до зарождения жизни на Земле.

«Центральный вопрос в исследованиях происхождения жизни заключается в том, как моносахариды образовались на примитивной Земле, если лабораторные эксперименты в пребиотических условиях дают недостаточно высокие концентрации», — пишут исследователи в новой статье, опубликованной в журнале Nature Astronomy. «Межзвездная эритрулоза могла внести свой вклад в запасы сахаров, доступных для ранних метаболических процессов и процессов репликации».

Жизнь в том виде, в каком мы её знаем, зависит от сахаров — небольших молекул на основе углерода, которые клетки используют для получения энергии и в качестве сырья для построения более крупных биологических молекул. Сахара также составляют основу РНК и ДНК.

Сахара также играют центральную роль в пребиотической химии — химических условиях, которые приводят к возникновению жизни. Однако, поскольку ученые до сих пор не знают, как образовались первые сахара, в моделях пребиотической химии их часто рассматривают просто как исходные ингредиенты.

У нас есть данные, свидетельствующие о возможности образования сахара в космической среде. Сахара были обнаружены в метеоритах и образцах с астероида Бенну. Простые предшественники сахаров, такие как гликоальдегид и (Z)-1,2-этендиол, также были обнаружены в космосе.

Однако, если мы хотим найти настоящий сахар, содержащий три или более атомов углерода, исследователи предположили, что искать его следует в центре галактики.

Внутренняя область нашей галактики известна как Центральная молекулярная зона, и она заполнена плотными облаками газа и пыли, богатыми сложными органическими молекулами.

Команда направила два радиотелескопа в Испании на особенно перспективное облако под названием G+0.693, которое в прошлом позволило обнаружить другие пребиотические молекулы.

Поиск проводился путем обнаружения уникальной радиоактивной сигнатуры эритрулозы. Каждая молекула вращается по-своему, создавая характерный спектр радиочастот, который астрономы могут идентифицировать даже на расстоянии тысяч световых лет.

Участок G+0,693 дал команде то, что она искала, — но в этой истории был неожиданный поворот, и не только потому, что эритрулоза хиральна. Они ожидали, что будут преобладать более простые сахара, содержащие три атома углерода.

Вместо этого, четырехъуглеродная эритрулоза, по-видимому, встречалась в облаке как минимум в 8–17 раз чаще, чем трехъуглеродные сахара глицеральдегид и дигидроксиацетон, которые вообще не были обнаружены в облаке.

Это может быть ключевая информация, которая расскажет нам о том, как образуется сахар в межзвездной среде. Созданные исследователями компьютерные модели предполагают, что сахар образуется на ледяных поверхностях мельчайших пылевых частиц, дрейфующих в космосе.

На этих зернах две относительно распространенные двухъуглеродные молекулы – гликоальдегид и этиленгликоль – могут быть активированы излучением и объединиться, образуя эритрулозу.

В конечном итоге ударные волны могут выбить эти молекулы из пылевых частиц и отправить их обратно в космос, где их смогут обнаружить телескопы.

Смоделированные значения содержания этих молекул не совсем совпадают с наблюдаемыми, но этому может быть множество причин. Дальнейшие исследования, возможно, помогут разобраться в причинах этого расхождения.

Но на этом межзвездном торте есть еще одна вишенка на торте. Эритрулоза, состоящая из 14 атомов, является самой крупной молекулой, когда-либо обнаруженной в межзвездном пространстве, которая не имеет замкнутых колец в своей структуре, и лишь второй хиральной молекулой.

Это позволяет предположить, что межзвездная среда, и в частности центральная молекулярная зона, может быть способна к гораздо более сложным химическим процессам, чем мы предполагали.

Кроме того, это открытие может дать ключ к пониманию того, как могли существовать подобные химические процессы в облаке, из которого родились Солнце и все его планеты.

Как пишут исследователи, это открытие «не только предоставляет прямые доказательства того, что сложные хиральные соединения могут образовываться в межзвездных условиях, но и выводит нас на более высокий уровень в лестнице межзвездной химической сложности, предполагая, что другие пребиотические (и потенциально хиральные) молекулы также могут образовываться и выживать в экстремальных условиях межзвездной среды».