За пределами нашей планеты астрономы зафиксировали большое количество разнообразных органических соединений, то есть сложных молекул, содержащих углерод. Преобладающую часть внеземной органики составляют полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), такие как нафталин, фенантрен и аналогичные вещества. В ходе анализа образцов метеорита Мурчисон и астероида Рюгу авторы исследования установили, что значительная часть ПАУ в их составе образовались на большом удалении от звезд, в условиях пониженных температур.
Органические соединения, характеризующиеся наличием атомов углерода, соединенных в цепочки и кольца, ранее полагали продуктами, образующимися только в процессе химических реакций, происходящих в живых организмах. Это послужило основанием для их названия, которое сохраняется и в настоящее время. Впоследствии выяснилось, что органические вещества способны образовываться и вне живых систем образоваться и без помощи организмов. Более того, ее немало за пределами нашей планеты и даже Солнечной системы. Астрономы заметили в космосе значительные количества довольно сложных органических веществ, включая спирты и отдельные компоненты ДНК или белков.
Авторы новой статьи в журнале Science заинтересовались одним из классов органических соединений, которые обнаружены в космосе, — полициклическими ароматическими углеводородами (ПАУ). Они состоят всего из двух химических элементов — водорода и углерода, образующих конденсированные (непосредственно прилегающие друг к другу) ароматические кольца.
По оценкам, до 20 процентов углерода, содержащегося в межзвездном пространстве, приходится на полиароматические углеводороды (ПАУ). К ним относятся вещества, такие как нафталин (состоящий из двух соединенных колец), антрацен (с тремя кольцами, расположенными в ряд) и пирен, образованный четырьмя соединенными кольцами.
Ученые, занимающиеся астрохимией, стремятся выяснить, при каких условиях формируются столь сложные соединения. Для этого они проанализировали изотопный состав углерода и водорода, взяв образцы метеорита Мурчисон (углеродистый хондрит, найденный в Австралии в 1969 году) и материалы, доставленные японским зондом «Хаябуса-2» с околоземного астероида Рюгу. Для сопоставления был предоставлен подробный анализ состава обугленных растительных остатков.
Определено, что изотопный состав углерода в составе полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) небесных тел значительно отличается от случайного распределения. В отношении нафталина, флуорантена и пирена, обнаруженных в образцах Рюгу, и флуорантена из метеорита Мурчинсонского, отклонения составили от 9 до 51 промилле. Исследователи полагают, что данная сложная органика могла образоваться в двух существенно различающихся условиях.
Подавляющее большинство полиароматических углеводородов с двумя и четырьмя конденсированными кольцами, такие как нафталин, пирен и флуорантен, вероятно, сформировались при низких температурах, приблизительно 10 градусов Кельвина (что эквивалентно минус 263,15 градуса Цельсия). Данные условия соответствуют холодным регионам, расположенным на значительном расстоянии от звёзд, то есть в межзвёздной среде.
В то же время другие полиароматические углеводороды, содержащие три кольца антрацена и фенантрена, вероятно, были получены в результате синтеза или образовались в процессе химических реакций, затрагивающих другие соединения органических молекул при гораздо более высокой температуре. Это могло произойти рядом со звездой или в каком-то космическом теле, которое вращалось вокруг нее.