В молекулярном облаке G+0.693-0.027, находящемся вблизи центра Млечного Пути, идентифицировали 2,5-циклогексадиен-1-тион — самую большую молекулу, содержащую серу, когда-либо зафиксированную в межзвездной среде. Данное открытие дополняет «химическую карту» Вселенной и позволяет ученым приблизиться к пониманию процессов, благодаря которым могли образоваться первые биомолекулы и, в конечном итоге, возникла жизнь.
Газопылевое облако Стрелец В2, включающее в себя объект G+0.693-0.027, расположено примерно в 26 тысячах световых лет от нашей планеты. Его общая масса в три миллиона раз больше массы Солнца, а поперечные размеры простираются на 45 парсек. В этом химически насыщенном регионе ранее были выявлены десятки сложных органических соединений, таких как спирты, амины и вещества, имеющие отношение к пребиотической химии. Это обусловлено тем, что высокий уровень космического излучения, ударные волны и плотный холодный газ создают условия для формирования и сохранения сложных молекулярных структур.
Используя 30-метровый радиотелескоп IRAM и 40-метровый радиотелескоп Yebes, расположенных в Испании, международная группа ученых во главе с Мицунори Араки (Mitsunori Araki) из Института внеземной физики имени Макса Планка (Германия) и Виктором М. Ривильи (Víctor M. Rivilla) из Испанского центра астробиологии, выявила в молекулярном облаке G+0.693-0.027 самую крупную из известных молекул, содержащих серу — 2,5-циклогексадиен-1-тион.
Использование спектроскопии, метода идентификации молекул на основе характерных линий излучения, возникающих во время их вращательных переходов, позволило обнаружить это сложное органическое соединение. Именно эти уникальные «спектральные отпечатки» позволили различить серосодержащую молекулу от других, похожих соединений.
Сопоставив данные наблюдений, сделанные с помощью IRAM и Yebes, с предварительно измеренными лабораторными спектрами 2,5-циклогексадиен-1-тиона, ученые выяснили, что молекула находится в холодном газе. Температура этого газа составляет приблизительно минус 259 градусов Цельсия, а скорость движения молекулы относительно Солнца достигает 72 километров в секунду.
Результаты научной работы, опубликованной в журнале Nature Astronomy, исследования также продемонстрировали, что 2,5-циклогексадиен-1-тион включает в свою структуру 13 атомов (C₆H₆S). Этот факт имеет значение, поскольку ранее лидерами по сложности были более простые соединения, например, этилмеркаптан (C₂H₅SH) и диметилсульфид (CH₃SCH₃), содержащие не более девяти атомов. Полученные данные указывают на возможность формирования более сложных молекул в ходе космических химических реакций, чем считалось ранее.
Сера играет важную роль в биохимических процессах на Земле, поскольку она входит в состав аминокислот, коферментов и ферментов. Обнаружение серы в межзвездных облаках позволяет предположить, что пребиотические реакции могли протекать еще до образования планет. Ученые считают, что эти молекулы, скорее всего, возникли на поверхности частиц межзвездной пыли под действием космического излучения, а затем были доставлены на планеты вместе с кометами и астероидами.
Новое открытие может иметь значительные последствия. Подобно тому, как в 2018 году было обнаружено бензонитрил, что повлекло за собой ряд открытий полициклических ароматических углеводородов, 2,5-циклогексадиен-1-тион может стать отправной точкой для целого класса серосодержащих циклических соединений, которые, возможно, связаны с возникновением жизни.
Для выявления большего числа подобных молекул в межзвездной среде можно использовать космическую обсерваторию «Джеймс Уэбб» и крупнейший в мире радиотелескоп SKA (Square Kilometer Array). Последний позволяет регистрировать слабые радиосигналы, исходящие от таких молекул, даже в удаленных районах Галактики.