Ученые предложили другой механизм образования формальдегида в космосе
Сложные органические соединения могут возникать в космосе уже на ранних стадиях эволюции молекулярных облаков, доказала на примере формальдегида международная команда ученых, сообщают 27 декабря на сайте «Год науки» Минобрнауки РФ со ссылкой на пресс-службу Уральского федерального университета (УрФУ).
В своей статье с описанием работы, опубликованной в одном из ведущих профильных научных изданий мира The Journal of Physical Chemistry Letters исследователи сообщают о новых расчетных и экспериментальных доказательствах эффективного и астрохимически значимого пути образования формальдегида (H₂CO) во Вселенной.
Формальдегид как простейшее карбонильное соединение играет центральную роль в образовании сложной органики в холодных межзвездных облаках. Обычно считают, что он образуется в результате гидрирования твердого монооксида углерода CO. Ученые показывают другой возможный путь синтеза формальдегида — посредством реакции атомов углерода с аморфной твердой водой.
Суть гипотезы пояснил ведущий научный сотрудник научной лаборатории астрохимических исследований УрФУ Глеб Федосеев: «Вода в данном случае представлена в виде кластера аморфного льда. Аморфного — т. к. в молекулярных облаках лед формируется при моментальном остывании образующихся молекул воды, которые не успевают выстроиться в кристаллическую решетку. Молекулы водяного льда, покрывающие частицы космической пыли субмикрометрового размера, вступают в реакцию с атомами углерода, вымораживаемым из газовой фазы. Так образуется комплекс молекулы воды и атома углерода».
Далее ученый пояснил, что молекулы воды соединены водородными связями и действуют одновременно как доноры и как акцепторы протонов (положительных ионов водорода), осуществляя псевдоперенос протонов с атома кислорода образовавшегося комплекса на атом углерода. При этом такой перенос протонов по цепочке водородных связей между молекулами воды катализирует реакцию, процесс образования формальдегида ускоряется и не требует много энергии.
Этот факт снимает противоречие между классическими представлениями о механизме реакции и возможностью ее протекания в реальных условиях космоса. Далее он добавил:
«Более 150 лет назад наш соотечественник, выдающийся химик Александр Бутлеров, предложил один из первых методов абиотического синтеза сахаров. Этот метод предполагал использование растворов формальдегида в воде. Мог ли Бутлеров представить, что все компоненты, необходимые для протекания реакции, названной затем его именем, присутствуют в газопылевых облаках, из которых образуются звездные системы подобные нашей Солнечной, где суммарная масса формальдегида и воды на порядки превышает массу Земли?»
Образование H₂CO на ранних стадиях существования молекулярных облаков указывает и на более раннее образование углеродсодержащих (сложных) органических молекул в космосе.
Ученые проверили свою гипотезу экспериментально на установке, создающей физические условия космоса. Результаты экспериментов были подтверждены в Институтe астрономии Общества Макса Планка. А в перспективе планируются дополнительные проверки с помощью телескопа имени Джеймса Уэбба, 25 декабря запущенного в космос.
