Химики помогли разгадать тайну пропавшей космической серы

Десятилетиями астрономы не могли понять, куда исчезает сера в космосе. Этот элемент, критически важный для формирования звезд, планет и жизни, оказался загадочно редким в межзвездной среде. Теперь международная группа химиков предложила возможное решение этой тайны.

Облака космической пыли и газа содержат множество строительных блоков, необходимых для жизни, но сера встречается загадочно редко

Источник: Графика Джона МакКастиона

Сера — десятый по распространенности элемент во Вселенной, но ее молекулярные формы в космическом пространстве обнаруживаются крайне редко. Это противоречит расчетам, согласно которым ее должно быть гораздо больше. Как отмечает Ральф Кайзер, профессор химии из Гавайского университета, наблюдаемое количество серы в плотных молекулярных облаках на три порядка меньше, чем предсказывают модели. Ученые предполагают, что ответ кроется в структуре серосодержащих молекул, которые могут формироваться на поверхности ледяных пылинок в холодных регионах космоса.

Одной из ключевых форм, в которых может существовать сера, является S8 — молекула, состоящая из восьми атомов, образующих кольцевую структуру, напоминающую корону. Другая возможная конфигурация — полисульфаны, цепочки атомов серы, связанные с водородом. Эти соединения могут удерживаться в твердом состоянии в межзвездных льдах, что делает их труднообнаружимыми традиционными методами. Астрохимик из Университета Миссисипи Райан Фортенберри объясняет, что при использовании космического телескопа имени Джеймса Уэбба можно зафиксировать сигнатуры кислорода, углерода или азота, но с серой все сложнее. 

Если использовать, например, космический телескоп имени Джеймса Уэбба, можно получить определенную сигнатуру на определенных длинах волн для кислорода, углерода, азота

Источник: Alamy

Исследование показало, что сера в космосе нестабильна и постоянно меняет свою форму, переходя от кольцевых структур к цепным и обратно. «Она никогда не сохраняет одну и ту же конфигурацию, — говорит Фортенберри. — Это как вирус: она мутирует по мере распространения». Именно поэтому ее так сложно зафиксировать. Однако новые данные позволяют предположить, что астрономам стоит искать следы серы в областях звездообразования, где лед сублимируется в газовую фазу, высвобождая полисульфаны и другие соединения.

Открытие имеет значение не только для астрохимии, но и для понимания химических процессов на Земле, так как сероводород влияет на кислотные дожди, изменяет pH океанов и выделяется вулканами. 

Исследование предлагает астрономам новые ориентиры для поиска серы с помощью радиотелескопов. Лабораторное моделирование межзвездных условий позволяет предсказать, какие молекулы могут формироваться во льдах.

Ранее ученые рассказали, что вода вовсе не является обязательным условием для жизни на планете.