Астрономы нашли «фабрики» органики на окраинах протопланетных дисков

Американские астрономы выяснили, что даже самые дальние подступы протопланетного диска являются активными «фабриками» по производству органики и других химически сложных соединений, работающих на энергии ультрафиолетового излучения новорожденной звезды, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.

В последние два десятилетия астрономы обнаружили сложные органические соединения в материи астероидов и комет в пределах Солнечной системы и экзотические неорганические вещества - графен, углеродные трубки и фуллерены - в далеких туманностях, где формируются новые звезды. Современные модели формирования Солнечной системы предполагают, что органические вещества появились в пределах узкого «кольца» в окрестностях светила, где была достаточно высокая температура для поддержания химических реакций.

Фред Цисла (Fred Ciesla) из университета Чикаго (США) и его коллега Скотт Сандфорд (Scott Sandford) из исследовательского центра НАСА имени Эймса проверили это предположение, создав компьютерную модель протопланетного диска.

В этой модели ученые отслеживали судьбу 5 тысяч микроскопических зерен пыли, покрытых тонкой коркой льда. Эти фрагменты материи были равномерно распределены по всей площади протопланетного диска и свободно перемещались в его пределах под действием притяжения светила и других сил.

Цисла и Сандфорд подсчитали, сколько фотонов ультрафиолетового излучения поглотит каждая гранула и оценили вероятность появления сложных органических соединений внутри них.

По их расчетам, даже при отсутствии дополнительных источников ультрафиолетового излучения, кроме Солнца, каждая молекула воды в составе зерен столкнется с 50 фотонами ультрафиолета. При столкновении вода разлагается на протон (Н) и гидроксил-ион (ОН).

Считается, что при достаточной температуре окружающей среды, примерно 80-135 градусов Кельвина (минус 193-минус 138 градусов Цельсия), гидроксил ион взаимодействует с молекулами углеводородов, аммиака и других соединений, в результате чего и возникают органические вещества - аминокислоты, спирты и альдегиды.

Моделирование показало, что органические молекулы образуются даже при очень низких температурах - 30-50 градусов Кельвина, - характереных для окраин протопланетного диска. По оценкам исследователей, примерно 5% от общей массы воды в диске должна превратиться в органические соединения.

«Сложные органические соединения должны возникать не только в ближних слоях диска, но и по всей его площади. Эти процессы происходят не только у горячих и больших звезд класса О или В, но и у других, менее крупных светил. Таким образом, практически все протопланетные диски должны содержать достаточное количество органических «стройматериалов», дающих шанс на зарождение жизни», - заключают астрофизики.