Космическая пыль может быть ключевым элементом для возникновения жизни в космосе

(a) TEM-изображение (контраст массовой толщины) поперечного сечения, полученного с помощью FIB, показывающее пористый слой силиката магния, нанесенный на кремниевую пластину. Слой имеет переменную толщину и очень высокую пористость. Толщина подготовленного образца для TEM в направлении луча составляет около 100 нм. Металлическое покрытие защищает поверхность во время подготовки образца FIB. (b) и (c) Увеличенное изображение пористой и пенистой структуры пленки. Более светлые области представляют меньше твердого материала в направлении луча. Области с диаметром пор более 100 нм встречаются редко, а большинство пор имеют размер менее 20 нм. Автор: The Astrophysical Journal (2025). DOI: 10.3847/1538-4357/ae08ae

Крошечные частицы космической пыли могут иметь решающее значение для более быстрого создания сложных молекул, необходимых для жизни, сообщают ученые.

Международная команда, включающая исследователей из Университета Хериот-Ватт, Йенского университета имени Фридриха Шиллера в Германии и Университета Вирджинии, показала, что минеральная пыль действует как катализатор, помогая простым соединениям объединяться в более сложные, потенциально жизнеобразующие молекулы даже в экстремальном холоде космоса.

Исследование, опубликованное в The Astrophysical Journal, показало, что поверхностные реакции между диоксидом углерода и аммиаком — обоими распространенными в космосе — эффективно происходят только при наличии пыли.

Эти реакции образуют карбамат аммония — соединение, считающееся химическим предшественником мочевины и других молекул, необходимых для жизни.

Профессор Мартин Маккустра, астрохимик из Школы инженерии и физических наук Университета Хериот-Ватт, заявил: «Пыль — это не просто пассивный фоновый ингредиент в космосе. Она обеспечивает поверхности, где молекулы могут встречаться, реагировать и образовывать более сложные виды».

«В некоторых регионах космоса эта химия пыли является предпосылкой для создания молекулярных строительных блоков жизни. Теперь мы знаем, что поверхностные реакции происходят эффективнее — быстрее — с пылью, чем без нее».

Воссоздание глубокого космоса в лаборатории

В лаборатории доктора Алексея Потапова в Йене «пыльные сэндвичи» из тонких слоев диоксида углерода и аммиака, разделенных слоем пористых силикатных зерен, полученных лазерным испарением, стали реалистичной заменой космической пыли.

Когда образцы, замороженные при –260°C (аналогично межзвездным облакам), нагревали до примерно –190°C (условия, возникающие при эволюции этих облаков в протопланетные диски), молекулы распространялись через слой пыли и реагировали, образуя карбамат аммония.

Без слоя пыли ледяные молекулы не реагировали так эффективно.

Команда идентифицировала это как пример кислотно-основного катализа с переносом протонов — впервые такая химия была наблюдена в смоделированных космических условиях.

Доктор Алексей Потапов сказал: «Результаты предполагают, что пылевые зерна играют гораздо более активную роль в астрохимии, чем считалось ранее. Паря через межзвездные облака и протопланетные диски, эти частицы могут обеспечивать микроокружения, где молекулы встречаются и эволюционируют в более сложные формы».

Профессор Маккустра добавил: «Мы показали, что пыль может способствовать химии, необходимой для построения более сложных органических соединений, даже при чрезвычайно низких температурах. Это может быть тем способом, которым природа преодолевает суровость космоса, чтобы запустить химию, которая в конечном итоге приводит к жизни».

Исследователи планируют изучить, могут ли другие молекулы образовываться таким же образом, и происходит ли эта химия, управляемая пылью, сегодня в протопланетных дисках, где рождаются новые планеты.

Дополнительная информация: Алексей Потапов и др., Cosmic Dust as a Prerequisite for the Formation of Complex Organic Molecules in Space?, The Astrophysical Journal (2025). DOI: 10.3847/1538-4357/ae08ae

Источник: Heriot-Watt University