В бескрайних просторах космоса происходят химические процессы, от которых зависит эволюция звезд, планет и даже возможность существования жизни. Одним из ключевых элементов этих процессов является молекула триводорода H₃⁺ – катализатор межзвездных реакций, известный как «молекула, создавшая Вселенную». Ее роль в формировании галактик, туманностей и органических соединений давно привлекает внимание ученых, но до сих пор оставались неизвестными возможные альтернативные пути ее образования.
Исследователи из Мичиганского государственного университета представили новое открытие: образование H₃⁺ может происходить не только через традиционный механизм столкновения молекул водорода (H₂) с ионизированными частицами (H₂⁺), но и благодаря процессам, происходящим в органических соединениях, таких как метилгалогены и псевдогалогены. Эти соединения подвергаются двойной ионизации, в результате чего высвобождается нейтральный водород, который затем участвует в образовании H₃⁺.
Процесс двойной ионизации запускается высокоэнергетическими воздействиями, такими как космическое излучение или мощные лазеры. В этом состоянии молекула теряет два электрона, что, казалось бы, должно привести к немедленному распаду из-за отталкивания положительных зарядов. Однако ученые обнаружили неожиданный механизм – выброшенный нейтральный водород не исчезает, а начинает «бродить» по молекуле до тех пор, пока не захватывает дополнительный протон, превращаясь в H₃⁺.
Ранее подобный процесс уже наблюдался в дважды ионизированных органических молекулах, но теперь ученые смогли выявить его в новых классах соединений, что значительно расширяет горизонты изучения химии Вселенной. Это открытие подчеркивает, что механизмы образования H₃⁺ могут быть куда более разнообразными, чем предполагалось, а значит, его распространенность в межзвездном пространстве может оказаться выше, чем предсказывали модели.
Результаты исследования важны не только для астрохимии, но и для понимания эволюции звездных систем. H₃⁺ играет ключевую роль в охлаждении ионов в газовых облаках, из которых формируются звезды, а также участвует в химических реакциях, ведущих к образованию сложных органических молекул. Это означает, что любые изменения в представлениях о его распространенности могут потребовать пересмотра современных теорий о звездообразовании.
Ученые также изучили, какие факторы влияют на вероятность образования H₃⁺ в различных условиях. Они разработали набор критериев, позволяющих предсказывать, какие органические соединения могут продуцировать H₃⁺ при двойной ионизации. Эти критерии помогут коллегам-исследователям направить свои поиски в нужное русло и выявить еще больше возможных источников этой фундаментальной молекулы.
Открытие новых путей образования H₃⁺ может привести к уточнению моделей межзвездной химии. Даже небольшое увеличение его количества в космосе может существенно повлиять на расчеты, касающиеся динамики молекулярных облаков и механизмов формирования звезд. В перспективе это может изменить наше представление о процессах, происходящих в ранней Вселенной, и даже о предпосылках к появлению органической жизни.
Углубляясь в изучение молекулы, сыгравшей решающую роль в космической химии, ученые не только раскрывают тайны далекого прошлого Вселенной, но и открывают новые возможности для будущих исследований. H₃⁺ остается одним из главных объектов изучения в астрохимии, и каждый новый шаг в его понимании помогает лучше осознать, как устроена наша Галактика и каким был химический путь, приведший к возникновению мира, каким мы его знаем.
А затем «Добавить на главный экран».