Поиск истоков жизни: обнаружен «двойник» строительного блока жизни
Одной из самых захватывающих и сложных целей современной науки остаётся поиск истоков жизни во Вселенной. Учёным давно известно, что космос буквально наполнен простейшей органикой, однако обнаружить «святой грааль» астробиологии — глицин, простейшую аминокислоту и основу земных белков — не удаётся на протяжении десятилетий.
Тем не менее глицин регулярно находят в метеоритах и кометах, достигающих Земли, что доказывает факт его формирования в космосе. Чтобы преодолеть «наблюдательный вакуум», международная группа исследователей обратила внимание на ближайших химических родственников этой аминокислоты. Результатом стало открытие в далёкой звездной колыбели: впервые было надёжно зафиксировано присутствие метилкарбамата — близнеца-изомера неуловимого глицина.
Химическое зеркало жизни
Метилкарбамат выступает своего рода «химическим зеркалом» глицина. Оба соединения состоят из идентичного набора атомов углерода, водорода, кислорода и азота, но эти «детали» соединены в разном порядке. Обнаружение этого изомера критически важно для науки, так как оно создаёт новую систему «наблюдательных маяков». Понимая распределение этих «родственников» аминокислот, учёные получают точную карту, позволяющую радикально сузить область поиска самого глицина в межзвёздном пространстве.
Открытие совершила междисциплинарная команда, объединившая специалистов из Школы химии и химической инженерии Чунцинского университета (Китай), Института астрономии Макса Планка (Германия) и Парижской обсерватории (Франция). Поиски велись в одном из самых экстремальных уголков нашей галактики — горячем молекулярном ядре G358.93–0.03 MM1, массивном протозвёздном кластере, где рождаются гигантские светила.
Иллюстрация: Nano Banana
Технология поиска и пересмотр догматов
Охота за метилкарбаматом в плотном регионе напоминала поиск иголки в стоге сена из-за наложения радиосигналов тысяч различных газов. Для решения этой задачи исследователи применили гигантский массив радиотелескопов ALMA в Чили. Благодаря высокой чувствительности инструмента в миллиметровом диапазоне, учёные смогли зафиксировать 10 независимых радиомаркеров, подтверждающих высокое содержание метилкарбамата в звёздной колыбели.
Это открытие стало научной сенсацией, поставившей под сомнение «Принцип минимальной энергии». Согласно ему, космос должен отдавать предпочтение наиболее стабильным и энергетически выгодным формам молекул. Однако в разогретом облаке концентрация метилкарбамата, который не отличается высокой стабильностью, оказалась значительно выше, чем у его «благополучных» собратьев. Это указывает на то, что химическим составом региона управляет не конечная стабильность молекулы, а доступность «ингредиентов» в конкретный момент времени.
Синтез на пылинках
Квантово-химические расчёты и моделирование показали, что синтез метилкарбамата происходит не в открытом пространстве, а в ледяной тишине на поверхности микроскопических космических пылинок. Когда молодая массивная звезда начинает прогревать окружающий кокон, в ледяных мантиях активизируются радикалы метокси и карбамоила. Их быстрое воссоединение происходит без активационных барьеров, выбрасывая готовую сложную органику в разогретый газ.
Результаты работы доказывают: сложнейшие предбиологические соединения эффективно создаются на ранних этапах формирования звёздных систем. Установив метилкарбамат как новый эталон, учёные получили надёжный инструмент для понимания того, как хаос космоса превращается в строительные блоки для жизни на будущих планетах.
