ALMA и Rosetta обнаружили в космосе фреон-40

2 октября 2017 г.Наблюдения, выполненные с решеткой радиотелескопов ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) и с борта миссии ESA «Rosetta», выявили присутствие органогалогена фреон-40 в газе вокруг новорожденной звезды и кометы. Органогалогены, образующиеся в ходе органических процессов на Земле, теперь впервые обнаружены в межзвездном пространстве. Это открытие говорит о том, что органогалогены, возможно, не являются столь надежными биомаркерами, как это предполагалось, но также и о том, что из них в значительной степени может состоять вещество, из которого формируются планеты. Результаты работы публикуются в журнале Nature Astronomy; они подчеркивают трудность и важность поиска молекул, которые могут указывать на присутствие жизни вне Земли.

Обнаружение одного из таких соединений, фреона-40, в средах, которые должны предшествовать зарождению жизни, обескураживает: в более ранних исследованиях предполагалось, что эти молекулы могут как раз быть биомаркерами, то есть свидетельствовать о присутствии жизни.

“Находка органогалогена фреон-40 в окрестностях молодой солнцеподобной звезды стала неожиданностью”, -- говорит Эдит Фейоль (Edith Fayolle), сотрудница Гарвардского Смитсонианского астрофизического центра в Кембридже, в штате Массачусеттс в США, основной автор нового исследования. “Мы не предсказывали его образования и совершенно не ожидали найти его в столь значительной концентрации. Сейчас нам ясно, что эти молекулы легко образуются в местах рождения звезд, и это позволяет лучше понять химическую эволюцию планетных систем, в том числе и нашей собственной”.

Исследования экзопланет перешли от регистрации новых планет — их найдено уже более 3000 — к поискам химических маркеров, которые могут обозначать потенциальное присутствие жизни. Важнейший шаг на этом пути – определить, какие именно молекулы могут играть роль биомаркеров. Но выявление надежных маркеров жизни остается трудной задачей.

“Cделанное с телескопом ALMA открытие органогалогенов в межзвездной среде многое говорит нам об исходных органико-химических условиях на планетах. Создание этих условий – важный шаг на пути зарождения жизни”, -- добавляет Карин Эберг (Karin Öberg), соавтор работы. “Из наших наблюдений следует, что органогалогены, вероятно, являются составной частью так называемого ‘первичного бульона’, как на молодой Земле, так и на новорожденных каменных экзопланетах.”

Похоже, что все обстоит не так, как предполагали астрономы, а ровно наоборот: органогалогены не свидетельствуют об уже существующей жизни, а являются важным элементом до сих пор мало понятных химических процессов, ведущих к ее зарождению.

Соавтор работы Йес Йоргенсен (Jes Jørgensen) из Института Нильса Бора при Копенгагенском университете добавляет: "Полученные нами результаты демонстрируют мощь ALMA в регистрации молекул, представляющих астробиологический интерес, в окрестности молодых звезд на масштабах, сооветствующих возможному формированию планет. Ранее с ALMA в окрестностях звезд уже были найдены соединения, необходимые для образования сахаров и аминокислот. Обнаружение фреона-40 в районе кометы 67P/C-G подтверждает связь между пре-биологическими химическими процессами в окрестности далеких протозвезд и в нашей Солнечной системе".

Измеренные астрономами в системах новорожденных звезд и вблизи кометы относительные обилия фреона-40 с содержанием различных изотопов хлора оказались похожими. Это аргумент в пользу идеи о том, что в молодой планетной системе может сохраняться химический состав ее родительского протозвездного облака. Таким образом, в молодых планетных системах органогалогены могли попадать на планеты еще в процессе формирования последних или при столкновениях планет с кометами.

“Наши результаты показывают, что нам еще очень многое предстоит узнать об образовании органогалогенов”, -- заключает Фейоль. “Необходимы дополнительные поиски этих соединений в окрестностях протозвезд и комет”.

[1] Эта протозвезда – двойная звездная система, погруженная в молекулярное облако в области звездообразования Ро Змееносца, весьма удобная цель для миллиметровых и субмиллиметровых измерений с ALMA.

[2] Использованные данные взяты из обозрения ALMA Protostellar Interferometric Line Survey (PILS). Его цель -- картографирование сложного химического состава IRAS 16293-2422 путем наблюдений во всем диапазоне длин волн, перекрываемом ALMA, через атмсферное окно на волне 0.8 мм с очень малым масштабом, эквивалентным размеру Солнечной системы.

[3] В прошлом фреоны широко использовались в теплообменниках холодильников (отсюда и их название). Сейчас их использование запрещено, так как они разрушают защитный озоновый слой в атмосфере Земли.

Результаты исследования представлены в статье “Protostellar and Cometary Detections of Organohalogens” E.Fayolle и др., которая публикуется в журнале Nature Astronomy за 2 октября 2017 г.

Состав исследовательской группы: Edith C. Fayolle (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, USA), Karin I. Öberg (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, USA), Jes K. Jørgensen (University of Copenhagen, Denmark), Kathrin Altwegg (University of Bern, Switzerland), Hannah Calcutt (University of Copenhagen, Denmark), Holger S. P. Müller (Universität zu Köln, Germany), Martin Rubin (University of Bern, Switzerland), Matthijs H. D. van der Wiel (The Netherlands Institute for Radio Astronomy, The Netherlands), Per Bjerkeli (Onsala Space Observatory, Sweden), Tyler L. Bourke (Jodrell Bank Observatory, UK), Audrey Coutens (University College London, UK), Ewine F. van Dishoeck (Leiden University, The Netherlands; Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Germany), Maria N. Drozdovskaya (University of Bern, Switzerland), Robin T. Garrod (University of Virginia, USA), Niels F. W. Ligterink (Leiden University, The Netherlands), Magnus V. Persson (Onsala Space Observatory, Sweden), Susanne F. Wampfler (University of Bern, Switzerland) и группа ROSINA.

Атакамская Большая Миллиметровая / субмиллиметровая решетка ALMA (The Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), международный астрономический инструмент – совместный проект ESO, Национального научного фонда США NSF (U.S. National Science Foundation) и Национального института естественных наук Японии NINS (National Institutes of Natural Sciences) в кооперации с Республикой Чили. Работа обсерватории ALMA финансируется ESO (представляющей объединенные интересы своих стран-участниц), фондом NSF совместно с Национальным советом по научным исследованиям Канады NRC (National Research Council) и Национальным советом по науке Тайваня NSC (National Science Council), а также NINS в кооперации с тайваньской Academia Sinica (AS) и Корейским институтом астрономии и космических исследований KASI (Korea Astronomy and Space Science Institute).

Строительство и эксплуатация телескопа ALMA осуществляются: ESO, представляющей интересы своих стран-участниц, Национальной радиоастрономической обсерваторией США NRAO (National Radio Astronomy Observatory), управляемой компанией Associated Universities, Inc. (AUI), представляющей Северную Америку и Национальной астрономической обсерваторией Японии NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan), представляющей Восточную Азию. Общее управление строительством, тестированием и эксплуатацией ALMA осуществляется в рамках JAO: Объединенной обсерватории ALMA (Joint ALMA Observatory).

Европейская Южная Обсерватория (ESO, European Southern Observatory) -- ведущая межгосударственная астрономическая организация Европы и самая продуктивная в мире наземная астрономическая обсерватория. В ее работе участвуют 16 стран: Австрия, Бельгия, Бразилия, Великобритания, Германия, Дания, Испания, Италия, Нидерланды, Польша, Португалия, Финляндия, Франция, Чешская Республика, Швейцария и Швеция, а также Чили, предоставившая свою территорию для размещения обсерваторий ESO. ESO проводит в жизнь масштабную программу проектирования, строительства и эксплуатации мощных наземных наблюдательных инструментов, позволяющих астрономам выполнять важнейшие научные исследования. ESO также играет ведущую роль в организации и поддержке международного сотрудничества в области астрономии. ESO располагает тремя уникальными наблюдательными пунктами мирового класса, находящимися в Чили: Ла Силья, Параналь и Чахнантор. В обсерватории Параналь установлен Очень Большой Телескоп ESO (The Very Large Telescope, VLT), работающий также в режиме крупнейшего в мире оптического телескопа-интерферометра (Very Large Telescope Interferometer, VLTI), и два широкоугольных телескопа с большим полем зрения: крупнейший в мире телескоп для выполнения обзоров неба в инфракрасных лучах VISTA и Обзорный Телескоп VLT (VLT Survey Telescope) -- крупнейший инструмент для обзоров неба в видимом свете. ESO также является одним из основных партнеров по эксплуатации двух инструментов на плато Чахнантор: APEX и крупнейшего астрономического проекта современности ALMA. На Серро Армазонес, недалеко от Параналя, ESO ведет строительство 39-метрового Чрезвычайно Большого Телескопа ELT, который станет «величайшим оком человечества, устремленным в небо».

Kirill Maslennikov Pulkovo Observatory St.-Petersburg, Russia Телефон: +78123637207 Сотовый: +78123637207