Если вы хотите создать планету, пригодную для жизни, льды являются жизненно важным ингредиентом, потому что они являются основным источником нескольких ключевых элементов, а именно углерода, водорода, кислорода, азота и серы (обозначаемых в научной работе аббревиатурой CHONS). Эти элементы являются важными компонентами, как планетарных атмосфер, так и молекул, таких как сахара, спирты и простые аминокислоты.
Международная группа астрономов, использующая космический телескоп James Webb, получила подробный список самых глубоких и самых холодных льдов, измеренных на сегодняшний день в молекулярном облаке. В дополнение к простому льду, такому как вода, команда смогла идентифицировать замороженные формы широкого спектра молекул, от карбонилсульфида, аммиака и метана до простейшей сложной органической молекулы, метанола. На сегодняшний день это самая полная перепись ледяных ингредиентов, доступных для создания будущих поколений звезд и планет, до того, как они нагреются во время образования молодых звезд.
Полученные результаты дают представление о начальной, темной химической стадии образования льда на межзвездных пылинках, которые вырастут в сантиметровые камешки, из которых в дисках формируются планеты. Эти наблюдения открывают новое окно в отношении путей образования простых и сложных молекул, необходимых для создания строительных блоков жизни.
В дополнение к идентифицированным молекулам команда обнаружила доказательства наличия молекул более сложных, чем метанол, и, хотя они не приписали окончательно эти сигналы конкретным молекулам, это впервые доказывает, что сложные молекулы образуются в ледяных глубинах молекулярных облаков. до рождения звезд.
Обнаружив серосодержащий карбонилсульфид льда, исследователи впервые смогли оценить количество серы, заключенной в ледяных дозвездных пылинках. Хотя измеренное количество больше, чем наблюдалось ранее, оно все же меньше, чем общее количество, которое ожидается в этом облаке, исходя из его плотности. Это верно и для других элементов CHONS. Ключевой задачей для астрономов является понимание того, где прячутся эти элементы: во льдах, сажеподобных материалах или камнях. Количество CHONS в каждом типе материала определяет, сколько из этих элементов попадает в атмосферу экзопланеты, а сколько — в их недра.
Химическая характеристика льдов была выполнена путем изучения того, как звездный свет из-за пределов молекулярного облака поглощается ледяными молекулами внутри облака на определенных длинах волн инфракрасного излучения, видимых Webb. Этот процесс оставляет после себя химические отпечатки пальцев, известные как линии поглощения, которые можно сравнить с лабораторными данными, чтобы определить, какие льды присутствуют в молекулярном облаке. В этом исследовании команда нацелилась на льды, погребенные в особенно холодной, плотной и труднодоступной области молекулярного облака Хамелеон I, расположенной примерно в 500 световых годах от Земли, которая в настоящее время находится в процессе формирования десятков молодых звезд.
Это всего лишь первый из серии спектральных снимков, которые сможет подробно изучить научная группа. Работа по изучению того, как льды эволюционируют от их первоначального синтеза до кометообразующих областей протопланетных дисков толко начинается. Результаты смогут внести ясность в то, какие смеси льдов — и, следовательно, какие элементы — могут в конечном итоге быть доставлены на поверхности экзопланет земного типа, или включены в атмосферы гигантских газовых или ледяных планет.
