Исследователи изучают, как космическое излучение взаимодействует с частицами льда и способствует формированию пребиотических молекул. Это открытие важно для понимания зарождения жизни во Вселенной и может иметь перспективные приложения в медицине и экологии.
Кто мы и как мы здесь оказались? Как говорится в песне Crosby, Stills, Nash & Young, мы — "звездная пыль", результат химических процессов, происходящих в межзвездных облаках газа и пыли. Чтобы понять, как эти процессы могли создавать пребиотические молекулы — предшественники жизни на Земле и, возможно, в других местах, — исследователи изучили роль низкоэнергетических электронов, которые возникают при прохождении космического излучения через ледяные частицы. Полученные результаты могут открыть новые пути для медицинских и экологических решений на Земле.
Студентка Кеннеди Барнс представила результаты исследования на конференции Американского химического общества (ACS). Она вместе с другими студентами и преподавателями из колледжа Уэллсли провела исследование, в ходе которого они изучили, как низкоэнергетические электроны могут инициировать реакции, ведущие к образованию пребиотических молекул, и как это соотносится с действием фотонов.
Ранее считалось, что как фотоны, так и электроны могут катализировать подобные реакции. Однако команда Барнс показала, что в космосе роль низкоэнергетических электронов может быть значительно важнее.
Наши расчеты показывают, что количество электронов, генерируемых космическими лучами в ледяных частицах, намного выше, чем количество фотонов, что делает их более значимыми в процессе образования пребиотических молекул.
Исследования также имеют потенциальное применение на Земле. Команда изучала, как низкоэнергетические электроны влияют на радиолиз воды, приводя к образованию перекиси водорода и других активных форм кислорода, которые могут разрушать озоновый слой или повреждать ДНК в клетках. Барнс отмечает, что такие данные могут быть полезны в медицине, например, при лучевой терапии, а также в экологии, где высокоэнергетическое излучение используется для очистки сточных вод.
Для лучшего понимания этих процессов в космосе исследователи не ограничились математическим моделированием, но также воспроизвели условия космоса в лаборатории. Они охлаждали подложки до сверхнизких температур и облучали их электронами и фотонами, наблюдая за образованием новых молекул.
Барнс считает, что их работа поможет астрономам лучше интерпретировать данные, полученные в ходе космических миссий, таких как миссия NASA Europa Clipper. Она надеется, что их результаты побудят других ученых учитывать влияние низкоэнергетических электронов в моделях, описывающих химические процессы в космическом льду.
Исследования команды продолжаются: они изучают, как изменение состава ледяных пленок и реакции с атомами могут привести к формированию других пребиотических молекул. Работа выполняется в сотрудничестве с французскими учеными и открывает новые перспективы в понимании космической химии.