Инфракрасный спектр нейтрального S8. Кредит: Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-50303-2
Впервые группа ученых из HFML-FELIX в Университете Радбауда раскрыла космические отпечатки серных колец. Эти результаты, опубликованные в Nature Communications, могут пролить новый свет на то, как сера переносилась из темных межзвездных облаков (где формируются звезды) в молодые планетные системы и планеты, такие как Земля и Венера, и предложить способы поиска космической серы с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST).
Сера необходима для всех живых существ и является одним из шести химических элементов, входящих в состав ДНК. Но ее путь от межзвездных облаков до планет и их атмосфер не очень хорошо изучен. Сера находится в диффузных газовых облаках в нашей галактике. Однако, когда эти газовые облака сжимаются, образуя новые звезды и планеты, большая часть серы ускользает от человеческого обнаружения.
Ученый, работающий на линии связи, Пьеро Феррари говорит: «До сих пор только 1% космического резервуара серы учитывался в космосе, например, в виде диоксида серы или сероводорода. Остается неясным, как и в какой форме сера доставляется в молодые диски, формирующие планеты, такие как Земля или Венера».
Чтобы решить проблему недостающей серы, астрохимики предположили, что атомарная сера может быть заперта в большую кольцевую молекулу, состоящую из одной серы. Используя модели для имитации химических реакций в темных межзвездных облаках (где формируются звезды и планеты), они обнаружили, что могут образовываться цепочки и кольца серы, особенно кольцевое S8.
Недавно это получило подтверждение, когда в комете Розетта и астероиде были обнаружены молекулы серы, содержащие до четырех атомов серы.
Однако их стабильность не очень хорошо изучена, что оставляет открытым вопрос о том, как такие кольца и цепи могут выживать во время формирования планет. Более того, их присутствие в темных облаках не может быть установлено, поскольку для этого требуется знание их инфракрасных спектров.
Используя лазер на свободных электронах в HFML-FELIX, команда впервые зарегистрировала инфракрасную спектральную сигнатуру самой стабильной молекулы серы, октасульфура или S8, и нескольких более мелких молекул серы. Это открывает возможность поиска этих молекул в межзвездных темных облаках с использованием мощного космического телескопа Джеймса Уэбба.
Феррари заявляет: «Однако предварительные оценки показывают, что обнаружение S8 с помощью JWST все еще будет сложной задачей».
Команда также смогла выяснить, как распадается S8, т. е. какие фрагменты образуются, и сколько энергии это занимает. Новые данные показывают, что S8 более хрупкий, чем предполагалось ранее в моделях, что означает, что его выживание может быть поставлено под угрозу высокоэнергетическими фотонами или космическими частицами.
Эти данные имеют большое значение для астрохимических моделей, которые рассматривают химические пути, связывающие образование молекул в межзвездной среде и их присутствие в планетарных атмосферах и недрах.
Феррари добавляет: «Зная космические следы загадочного, но важнейшего элемента серы, мы можем сосредоточить наши поиски на путях, по которым сера достигает новых планет в нашей галактике. Это позволяет нам лучше понять, как формируется жизнь».
Информация от: Университетом Радбауда
