Ученые использовали среду замороженного инертного газа для обнаружения молекул, передает Деловой Казахстан.
Фото: Соавторы д-р. Арунлибертсен Лоузер и др. Томас Кастер исследования демонстрирует молекулы астрохимического интереса | Институт физической химии Польской академии наук
Глядя на ночное небо, можно подумать об астрохимии. Какие молекулы населяют бескрайние пространства между звездами? Увидели бы мы те же самые молекулы, которые окружают нас здесь, на Земле? Или некоторые из них будут более экзотическими - что-то редко наблюдаемое или даже неизвестное?
Недавнее исследование выявило необычную молекулу, полученную и впервые обнаруженную в лабораторных условиях, а также проложило удобный путь для получения и дальнейшего изучения. Теперь, когда их можно увидеть и изучить, они могут оказаться достойными более широкого астрохимического интереса.
Межзвездные облака - с чего начинается история…
Среда, пронизывающая пространство между звездами, в основном заполнена водородом, гелием и космической пылью. Однако средние расстояния между атомами или молекулами в этих межзвездных облаках настолько велики, что могут пройти целые дни, прежде чем они столкнутся. В космическом вакууме течение времени и воздействие радиации являются решающими факторами для разработки более совершенных химических соединений.
Поскольку физические условия в межзвездных облаках разительно отличаются от условий на нашей планете, обнаружение некоторых химических соединений, обнаруженных в них, требует углубленных исследований на Земле. В рамках этого ученые создают молекулы, которые обычно нестабильны в земных условиях, а затем проводят исследования их свойств. Сначала они обнаруживают их на Земле, чтобы нам было легче обнаружить их в космосе. Звучит интересно, но как это выглядит на практике?
Фосфорный зверинец/ Phosphorus menagerie
Юпитер и Сатурн были в центре внимания нашей солнечной системы более двух десятилетий из-за обнаружения фосфина (PH3), аналога аммиака, в их атмосферах. В 2020 году все взгляды были обращены на Венеру после заявлений о том, что PH3 также был обнаружен в ее атмосфере. Появление фосфина в астрономическом объекте имеет огромное значение из-за его огромного значения для живых организмов. Молекулы, содержащие фосфор, имеют решающее значение для ферментативных процессов, которые отвечают за формирование структурных материалов нашего скелета, нуклеиновых кислот, таких как ДНК и РНК, и даже транспорта энергии во всех живых клетках. Хотя это шестой по распространенности элемент в биомассе Земли и 12-й по распространенности на планете в целом, в межзвездной среде его в миллиард раз меньше. Из-за их редкости обнаружение P-содержащих молекул в межзвездных облаках продолжает интриговать ученых.
Мы очень мало знаем о поведении и существовании P-содержащих молекул в экстремальных межзвездных условиях. Были обнаружены лишь некоторые из них, ограниченные PN, CP, PO, HCP, CCP, PH3 и NCCP. Из них только PO и PN были обнаружены в молекулярных облаках. Возможно, что небольшое количество реагентов, содержащих фосфор, в таких средах делает образование более крупных молекул довольно редким и трудным для обнаружения. Нам также необходимо охарактеризовать более широкий спектр P-содержащих химических веществ, чтобы наш поиск можно было расширить, включив в него более широкий выбор подходящих целей. Поиск новых молекул является сложной задачей, поскольку многие известные и многообещающие P-содержащие частицы нестабильны в типичных лабораторных условиях.
Исследователи Польской Академии Наук, доктор Арун-Либертсен Лоузер, доктор Томас Кастер и профессор Роберт Колос, работающие в сотрудничестве с профессором Жан-Клодом Гийменом из Высшей национальной школы им. Шими де Ренн (Франция), недавно представили эффективный, криогенный синтез молекулы HCCP с помощью УФ-света, открывающий новые возможности для спектроскопических исследований этого необычного химического соединения. Он был обнаружен с помощью инфракрасной и УФ-видимой спектроскопии. Эта характеристика должна быть полезна для возможных будущих обнаружений внеземных цивилизаций.
«Мы используем ультрафиолет для дегидрирования органических молекул, содержащих фосфор, для получения экзотических видов фосфора. Мы смогли получить триплетный HCCP, молекулу, имеющую астрохимическое значение. Уловка для его обнаружения заключается в использовании среды замороженного инертного газа», - отмечает доктор Лоузер.
Эксперименты, проведенные в рамках проекта, и соответствующие теоретические исследования показывают, что молекула имеет линейную форму и своеобразную химическую связь. Профессор Колос комментирует: «Вы, возможно, слышали в школьные годы, что фосфор имеет 3- или 5-валентный состав в своих химических соединениях. Что ж, здесь он моновалентный, с одинарной связью с углеродом. Это действительно довольно необычно».
Исследователи также подтвердили существование CH2 = C = PH (фосфааллен), молекулы, которую никогда раньше не наблюдали.
Эксперименты, подкрепленные квантово-химическими вычислениями, доказали то, что когда-то было всего лишь теоретической конструкцией. «Если бы вы спросили обычного химика, некоторые из наиболее известных видов астрохимического зверинца, вероятно, были бы высмеяны как простые молекулярные фрагменты, а не настоящие молекулы», - признает профессор Колос.
Лабораторная характеристика экзотических соединений, таких как HCCP и CH2 = C = PH, знаменует собой важный шаг к их внеземному обнаружению. И такие открытия значительно расширили бы наши знания об астрохимии фосфора. Это должно вдохновить еще больше ученых взглянуть на звезды выше ...
Источник: SciTechDaily
Перевод: Айнур Искакова
