Ученые раскрыли происхождение фуллеренов в космосе

Снимок «Столпов творения» в туманности Орла, сделанный телескопом «Джеймс Уэбб». Авторы: NASA, ESA, CSA, STScI; обработка изображения: Joseph DePasquale (STScI), Anton Koekemoer (STScI), Alyssa Pagan (STScI)

Международная команда исследователей из Университета Колорадо в Боулдере воссоздала в лаборатории химические процессы, происходящие в глубинах космоса. Результаты исследования раскрывают ключевые этапы формирования органических молекул, включая фуллерены («бакиболлы»).

Фуллерены — это молекулы углерода в форме замкнутой сферы, напоминающей футбольный мяч. Самый известный пример — бакминстерфуллерен (C60), состоящий из 60 атомов углерода. Эти молекулы свободно плавают в межзвездной среде, но их происхождение долгое время оставалось загадкой.

Новое исследование показывает, что под воздействием космической радиации полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) могут превращаться в фуллерены. ПАУ состоят из углеродных шестиугольников и встречаются в саже, дыме и других продуктах горения.

Графическое изображение превращения антрацена и фенантрена в молекулы с пяти- и шестиугольными структурами. Авторы: Patch et al. 2025, J. Am. Chem. Soc.

Ученые облучили электронами две небольшие молекулы ПАУ — антрацен и фенантрен. В результате молекулы потеряли атомы водорода и радикально изменили структуру, образовав углеродные пятиугольники и шестиугольники.

«Это был очень неожиданный результат — просто удалив один или два атома водорода, молекула полностью перестраивается», — отметила соавтор исследования Сандра Брюнкен из Университета Радбуд.

Молекула бакминстерфуллерена, напоминающая геодезический купол архитектора Фуллера. Автор: CC image via Wikimedia commons

Образовавшиеся молекулы с пятиугольными структурами могут быть «недостающим звеном» в процессе превращения распространенных ПАУ в бакиболлы. Ученые надеются, что астрофизики смогут использовать эти данные для поиска подобных молекул в космосе с помощью телескопа «Джеймс Уэбб».

Исследование опубликовано в Journal of the American Chemical Society.