Наблюдения, выполненные с решеткой радиотелескопов ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) Европейской Южной обсертватории (ESA) и с борта космического аппарата «Rosetta», выявили присутствие вещества фреон-40 в газе вокруг новорожденной звезды и кометы.
Органогалогены, к которым относится фреон-40, образуются в ходе органических процессов на Земле, теперь они впервые обнаружены в межзвездном пространстве. Это открытие говорит о том, что органогалогены, возможно, не являются столь надежными биомаркерами, как это предполагалось, но также и о том, что из них в значительной степени может состоять вещество, из которого формируются планеты. Результаты работы публикуются в журнале Nature Astronomy, кратко о них рассказывает пресс-релиз ESA. Они подчеркивают трудность и важность поиска молекул, которые могут указывать на присутствие жизни вне Земли.
Используя данные, полученные на телескопе ALMA в Чили и с приемником ROSINA на борту космической миссии ESA Rosetta, группа астрономов обнаружила слабые следы химического соединения фреон-40 (CH3Cl), известного также под названиями метилхлорид и хлор-метан, в окрестностях двух совершенно разных объектов: новорожденной звездной системы IRAS 16293-2422, расположенной примерно в 400 световых лет от нас, и знаменитой кометы Чурюмова – Герасименко 67P/C-G (67P/Churyumov-Gerasimenko) в Солнечной системе. Новые наблюдения на ALMA являются первой в истории регистрацией органогалогена в межзвездном пространстве.
IRAS 16293-2422 – двойная звездная система, погруженная в молекулярное облако в области звездообразования Ро Змееносца, весьма удобная цель для миллиметровых и субмиллиметровых измерений с ALMA. Астрономы ESA работают над проектом обозрения ALMA Protostellar Interferometric Line Survey (PILS). Его цель – картографирование сложного химического состава IRAS 16293-2422 путем наблюдений во всем диапазоне длин волн, перекрываемом ALMA, через атмосферное окно на волне 0,8 мм с очень малым масштабом, эквивалентным размеру Солнечной системы.
Органогалогены являются соединениями галогенов, таких, как хлор и фтор, с углеродом и иногда с некоторыми другими элементами. На Земле такие соединения образуются в ходе некоторых биологических процессов как в самых разнообразных организмах – от людей до грибов – так и в промышленности: например, при производстве красителей и лекарств. Обнаружение одного из таких соединений, фреона-40, в средах, которые должны предшествовать зарождению жизни, обескураживает: в более ранних исследованиях предполагалось, что эти молекулы могут как раз быть биомаркерами, то есть свидетельствовать о присутствии жизни.
«Находка органогалогена фреон-40 в окрестностях молодой солнцеподобной звезды стала неожиданностью, – говорит Эдит Фейоль (Edith Fayolle), сотрудница Гарвардского Смитсонианского астрофизического центра в Кембридже, в штате Массачусеттс в США, основной автор нового исследования. – Мы не предсказывали его образования и совершенно не ожидали найти его в столь значительной концентрации. Сейчас нам ясно, что эти молекулы легко образуются в местах рождения звезд, и это позволяет лучше понять химическую эволюцию планетных систем, в том числе и нашей собственной».
Исследования экзопланет перешли от регистрации новых планет – их найдено уже более 3000 – к поискам химических маркеров, которые могут обозначать потенциальное присутствие жизни. Важнейший шаг на этом пути – определить, какие именно молекулы могут играть роль биомаркеров. Но выявление надежных маркеров жизни остается трудной задачей.
«Cделанное с телескопом ALMA открытие органогалогенов в межзвездной среде многое говорит нам об исходных органико-химических условиях на планетах. Создание этих условий – важный шаг на пути зарождения жизни”, – добавляет Карин Эберг (Karin Öberg), соавтор работы. – Из наших наблюдений следует, что органогалогены, вероятно, являются составной частью так называемого ‘первичного бульона’, как на молодой Земле, так и на новорожденных каменных экзопланетах».
Похоже, что все обстоит не так, как предполагали астрономы, а ровно наоборот: органогалогены не свидетельствуют об уже существующей жизни, а являются важным элементом до сих пор мало понятных химических процессов, ведущих к ее зарождению.
Соавтор работы Йес Йоргенсен (Jes Jørgensen) из Института Нильса Бора при Копенгагенском университете добавляет: «Полученные нами результаты демонстрируют мощь ALMA в регистрации молекул, представляющих астробиологический интерес, в окрестности молодых звезд на масштабах, сооветствующих возможному формированию планет. Ранее с ALMA в окрестностях звезд уже были найдены соединения, необходимые для образования сахаров и аминокислот. Обнаружение фреона-40 в районе кометы 67P/C-G подтверждает связь между пре-биологическими химическими процессами в окрестности далеких протозвезд и в нашей Солнечной системе».
Измеренные астрономами в системах новорожденных звезд и вблизи кометы относительные обилия фреона-40 с содержанием различных изотопов хлора оказались похожими. Это аргумент в пользу идеи о том, что в молодой планетной системе может сохраняться химический состав ее родительского протозвездного облака. Таким образом, в молодых планетных системах органогалогены могли попадать на планеты еще в процессе формирования последних или при столкновениях планет с кометами.
«Наши результаты показывают, что нам еще очень многое предстоит узнать об образовании органогалогенов, – заключает Фейоль. – Необходимы дополнительные поиски этих соединений в окрестностях протозвезд и комет».
