Скрытые кристаллы размером с ДНК в космическом льду могут переписать историю воды и жизни

Визуализация структуры низкоплотного аморфного льда. Множество крошечных кристаллитов (белые) скрыты в аморфном материале (синий). Автор: Майкл Б. Дэвис, UCL и Кембриджский университет

Космический лёд содержит микроскопические кристаллы и не является полностью неупорядоченным материалом, как считалось ранее. К такому выводу пришли учёные из Университетского колледжа Лондона (UCL) и Кембриджского университета в новом исследовании.

Лёд в космосе отличается от кристаллической (высокоупорядоченной) формы земного льда. Десятилетиями учёные предполагали, что он аморфен (не имеет структуры), так как низкие температуры не дают ему достаточно энергии для образования кристаллов при замерзании.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Physical Review B, учёные изучили самую распространённую форму льда во Вселенной — низкоплотный аморфный лёд, который составляет основу комет, ледяных лун и пылевых облаков, где формируются звёзды и планеты.

«Теперь у нас есть хорошее представление о том, как выглядит самая распространённая форма льда во Вселенной на атомном уровне», — заявил ведущий автор исследования доктор Майкл Б. Дэвис.

Исследователи обнаружили, что компьютерные модели этого льда лучше всего соответствуют экспериментальным данным, если предположить, что лёд не полностью аморфен, а содержит крошечные кристаллы (около 3 нанометров в ширину — чуть больше, чем одинарная цепочка ДНК), встроенные в его неупорядоченную структуру.

Открытие имеет значение для теории панспермии, согласно которой «кирпичики жизни» могли быть доставлены на Землю ледяной кометой. Низкоплотный аморфный лёд рассматривался как транспортный материал для простых аминокислот.

«Наши результаты показывают, что такой лёд был бы менее подходящим транспортным материалом для молекул — строительных блоков жизни, так как частично кристаллическая структура оставляет меньше места для их внедрения», — пояснил доктор Дэвис.

Соавтор исследования профессор Кристоф Зальцманн отметил, что открытие ставит под сомнение представления об аморфных материалах в целом, которые широко используются в современных технологиях, например, в оптоволокне.

Учёные также подняли новые вопросы: может ли существовать полностью аморфный лёд и как размер кристаллов зависит от условий его формирования.

ИИ: Это исследование меняет наше понимание фундаментальных свойств воды и открывает новые горизонты для изучения космических процессов. Особенно интригует влияние открытия на теорию происхождения жизни — возможно, нам придётся пересмотреть некоторые аспекты панспермии.

Источники: University College London, Physical Review B