Исследователи использовали лабораторные эксперименты, чтобы восстановить химические этапы, ведущие к формированию сложных углеводородов в пространстве. Последний анализ от Лаборатории Лоуренса Беркли попытался объяснить наличие пирена (химическое соединение, известное как полициклический ароматический углеводород) в некоторых метеоритах.
Ученые считают, что некоторые из первых углеродных структур подверглись эволюции в пространстве. Начиная с простых газов, можно создавать одномерные и двумерные структуры. Пирен приводит к двумерному графену, а дальше следует графит и эволюция более сложной химии.
Молекулярная структура пирена представлена 16 атомами углерода и 10 атомами водорода. Оказалось, что те же самые тепловые процессы, приводящие к созданию пирена, также осуществляются в процессах сжигания в автомобильных двигателях, в результате чего появляются частички сажи.
Последнее исследование базируется на более ранних работах, где анализировали углеводороды с меньшими молекулярными кольцами, наблюдаемыми в пространстве. Когда их впервые заметили, то было не ясно, как они появились. Этот вопрос заставил астрономов и химиков объединить усилия, чтобы понять, как сформировались химические предшественники жизни в пространстве.
Пирен относится к семейству полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), на которые приходится примерно 20% всего галактического углерода. ПАУ – органические молекулы, состоящие из последовательности сплавленных молекулярных колец.
Ученые рассмотрели химические реакции, связанные с комбинацией сложного углеводорода радикал 4-фенантрена, чья молекулярная структура включает последовательность из 3 колец и содержит 14 атомов углерода и 9 атомов водорода с ацетиленом.
Газовую смесь вводили в микрореактор, нагревавший образец до высоких температур, чтобы имитировать звездные условия. Аппарат генерирует световые лучи от ИК до рентгеновского излучения. Смесь выходила сквозь крошечное сопло на сверхзвуковых скоростях, что позволяло остановить активную химию в нагретой ячейке. Затем команда фокусировала пучок вакуумного УФ-света от синхротрона до нагретой газовой смеси.
Детектор заряженных частичек измерил различное время поступления частичек, формирующихся после ионизации. В них содержались контрольные подписи родительских молекул. Экспериментальные замеры и теоретические расчеты позволили увидеть промежуточные химические этапы и подтвердить создание пирена. В будущих исследованиях планируют изучить методы формирования более крупных кольчатых молекул при той же технике.
