Впервые в условиях, имитирующих космические, международная группа учёных, в состав которой входят специалисты Самарского национального исследовательского университета имени академика С. П. Королёва, смогла синтезировать органическое соединение, играющее ключевую роль в процессе зарождения жизни. Исследователи полагают, что синтез простейшей органической молекулы в условиях, аналогичных космическим льдам, может помочь раскрыть тайну происхождения органической жизни во Вселенной. Результаты их труда опубликованы в журнале Physical Chemistry Chemical Physics.

Одними из основополагающих веществ в биохимических процессах, происходящих в живых организмах, являются кетоальдегиды, которые участвуют в метаболизме углеводов, липидов и аминокислот. Возможно, эти соединения играют важную роль в пребиотическом синтезе ключевых биомолекул, необходимых для возникновения жизни. Однако механизмы их формирования до сих пор представляли загадку для учёных.

При этом учёные Самарского национального исследовательского университета впервые осуществили синтез простейшего кетоальдегида — метилглиоксаля (CH3C (O)CHO) в условиях, приближённых к космическим. Для этого они облучали лёд, состоящий из угарного газа и ацетальдегида, потоком электронов в глубоком вакууме при температурах жидкого гелия.

Для определения полученного вещества использовался метод масс-спектрометрии, позволяющий точно определить состав и структуру молекул продуктов. Молекулы ионизировались вакуумным ультрафиолетовым излучением с длиной волны 120 нанометров, затем в электрическом поле разгонялись и определяли свою массу по времени, которое необходимо иону для достижения детектора. Ультрафиолетовое излучение передавало дополнительную информацию о структуре молекул, важных для различия изомеров — молекул, имеющих одинаковый состав и массу, но отличающихся по структуре и свойствам.

«Синтезированные вещества могут стать перспективными объектами для будущих астрономических исследований. Метилглиоксаль, сформированный в холодных молекулярных облаках, потенциально является ключевым предшественником сахаров, сахарных кислот и аминокислот», — отметил и. о. доцента кафедры физики Самарского университета имени академика С. П. Королёва Иван Антонов.

Исследование проводилось на уникальной научной установке для изучения химических процессов в условиях глубокого космоса, созданной в Центре лабораторной астрофизики СФ ФИАН при поддержке Мегагранта № 075-15-2021-597.

По мнению исследователей, полученные экспериментальные доказательства перетасовки атома водорода внутри молекулы кетоальдегида в аналогах межзвёздного льда расширяют фундаментальные знания о возможных космических механизмах синтеза этих веществ.

«Наша задача — продолжить исследования процессов образования сложных молекул из простых в космических условиях, чтобы найти ответы на важные вопросы. Могли ли необходимые для жизни вещества синтезироваться в космическом пространстве? Какие механизмы приводят к их образованию? Какова степень уникальности существования разумной жизни во Вселенной?» — добавил Антонов.