Авторы считают, что синтез простейшей органики в условиях, имитирующих космические льды, позволит найти разгадку появления органической жизни в нашей Вселенной. Результаты опубликованы в Physical Chemistry Chemical Physics.
Ключевыми промежуточными продуктами в биохимических процессах, протекающих в живых организмах, включая метаболизм углеводов, липидов и аминокислот являются кетоальдегиды. Поэтому они могут играть важную роль в пребиотическом синтезе основных биомолекул, необходимых для происхождения жизни. Однако на сегодняшний день механизмы их образования остаются неясными для исследователей.
Ученые Самарского национального исследовательского университета им. академика С. П. Королева впервые синтезировали простейший кетоальдегид — метилглиоксаль (CH3C (O)CHO) в условиях, приближенных к космическим. Они сделали это, облучив лед, состоящий из угарного газа и ацетальдегида, потоком электронов в глубоком вакууме при температурах жидкого гелия.
Чтобы узнать, какое вещество получилось в результате реакции, ученые использовали метод масс-спектрометрии, в котором состав и строение молекул продуктов определялись при помощи точного определения их массы. Молекулы продуктов ионизировали вакуумным ультрафиолетовым излучением с длиной волны 120 нм, после чего разгоняли в электрическом поле и определяли массу по времени, которое требуется иону, чтобы достичь детектора.
При этом длина волны ультрафиолетового излучения, которое использовали для ионизации, несла дополнительную информацию о структуре молекул, позволяющую различать изомеры — молекулы с одинаковыми составом и массой, но отличающиеся по структуре и свойствам.
«Полученные данные позволяют нам считать синтезированные вещества перспективными кандидатами для будущих астрономических поисков. После синтеза в холодных молекулярных облаках метилглиоксаль может служить ключевым предшественником сахаров, сахарных кислот и аминокислот», — рассказал доцент кафедры физики Самарского университета им. академика С. П. Королева Иван Антонов.
По мнению исследователей, они впервые получили экспериментальные доказательства переноса атома водорода внутри молекулы кетоальдегида в аналогах межзвездного льда. Это расширяет фундаментальные знания ученых о том, как кетоальдегиды и их производные могут быть синтезированы в глубоком космосе.
«В будущем мы продолжим исследовать процессы образования сложных молекул из простых в условиях космического пространства, чтобы построить модель химической эволюции Вселенной. Мы хотели бы дать ответ на ключевые вопросы: могли ли необходимые для развития жизни вещества синтезироваться в космических условиях? Какие механизмы ведут к образованию этих веществ? В конечном итоге, насколько уникально существование разумной жизни во Вселенной?» — пояснил Антонов.
Исследование проводилось на уникальной научной установке по изучению химических процессов в условиях глубокого космоса, созданной в Центре лабораторной астрофизики СФ ФИАН при поддержке Мегагранта № 075−15−2021−597.
