| Главная » Архив » Философия » Сборники |
| В последние годы астрономы зафиксировали присутствие простых органических соединений в дисках материи, окружающих некоторые звезды. Даже в нашей Солнечной системе они, кажется, прошли через реакции, преобразовавшие их в более сложные молекулы (в том числе необходимыедля появления жизни) – эти молекулы были обнаружены на метеоритах. И поэтому понимание химических процессов, идущих в глубоком космосе, позволит понять, как жизнь зародилась у нас и вокруг других звезд, сообщает Ars Technica. Оказывается, химические процессы, идущие в облаках холодного газа, куда более сложны, чем предсказывали ученые. Реакции, невозможные при обычных условиях – просто потому, что недостаточно энергии для их осуществления – идут в холодных газах благодаря эффектам квантовой механики: один из реагентов (ядро атома водорода) проходит так называемое квантовое туннелирование между двумя другими реагентами. Главная идея здесь – энергия активации. Энергетически благоприятные реакции (например, горение дров) зачастую не начинаются сами по себе, спонтанно, так как промежуточные этапы реакции требуют повышенного количества энергии: чтобы преодолеть барьер активации и заставить всё быстро двигаться в направлении конечного продукта нужна дополнительная энергия (например, от зажженной спички). Именно этого и недостает в холодном газовом облаке. Вокруг очень мало энергии, и буквально не на чем «перепрыгнуть» через барьер активации. Но авторы статьи в журнале Nature Chemistry настаивают, что скорость реакций, наоборот, возрастает при понижении температуры! Ученые обратились к реакциям с участием метанола (его обнаружили в газовых облаках) и гидроксильного радикала – молекулы воды, лишенной одного из атомов водорода (поэтому в ней остался один неспаренный электрон). При реакции этих веществ метанол теряет один из атомов водорода, образуется вода и метоксильный радикал. В космосе обнаружили следы как гидроксильных, так и метоксильных радикалов. В нормальных условиях промежуточным продуктом реакции выступают энергетические молекулы с двумя атомами кислорода, связанными с одиноким «метанольным» атомом углерода. Большая энергия активации требуется именно для их образования. Однако при сверхнизких температурах всё происходит немного по-другому. При 70 кельвинах (-203°С) две молекулы (метанол и гидроксильный радикал) образуют не ковалентно связанный промежуточный продукт, а водородную связь. При низкой температуре, опять же, такая связь оказывается очень прочной и надолго удерживает две молекулы рядом. Эта близость и делает возможным квантовое туннелирование – когда небольшие объекты проходят сквозь высокий энергетический барьер, минуя промежуточную энергоёмкую фазу. В данном случае один из протонов метанола просто проходит по туннелю к гидроксильному радикалу для образования воды, оставляя позади метоксильный радикал. У метанола (СH3OH) – четыре атома водорода, но обычная реакция с образованием воды «отбирает» определенные атомы. При низких температурах эта закономерность перестает работать – в газовых облаках действует нестандартная химия. Один факт того, что квантовое туннелирование позволяет осуществляться реакциям, которые никогда не начались бы сами по себе, уже сильно впечатляет. Но данное исследование важно и по другой причине: теперь мы лучше понимаем, что происходит вокруг далеких звезд. Из-за большого расстояния до них мы знаем только то, какие исходные вещества там имеются, а о химических реакциях с их участием приходится только догадываться. Подтвердив, что в газовых облаках идут, казалось бы, невозможные реакции, авторы исследования расширили наши представления о пределах возможного в химии открытого космоса – а также планет с аналогичными условиями. | |
| Просмотров: 396 | Рейтинг: 0.0/0 |
| Всего комментариев: 0 | |