Исследование, основанное на компьютерном моделировании, показало, что замерзшие кристаллы цианистого водорода, известного как синильная кислота, могут играть важнейшую роль в зарождении жизни на холодных небесных телах, таких как спутник Сатурна Титан. Несмотря на то, что в чистом виде это вещество смертельно для живых организмов, его кристаллы в условиях крайне низких температур обладают высокой реакционной способностью, что может способствовать протеканию химических реакций, необходимых для формирования пребиотических соединений.
«Мы, возможно, никогда не узнаем точно, как именно зародилась жизнь, но понять, как формируются некоторые ее компоненты, нам по силам. Цианистый водород, вероятно, является одним из источников этой химической сложности, и мы показываем, что он может реагировать удивительно быстро в холодных местах», — пояснил соавтор работы Мартин Рам из Технологического университета Чалмерса в Гётеборге, Швеция.
Цианистый водород широко распространен во Вселенной и обнаружен на кометах, спутниках и планетах. На спутнике Титан, одном из самых перспективных мест для поиска внеземной жизни в Солнечной системе, он существует не в виде газа или жидкости, а в форме особых кристаллов. Взаимодействуя с водой, он может способствовать образованию ключевых «кирпичиков» жизни: полимеров, нуклеиновых оснований и аминокислот.
В ходе исследования ученые создали трехмерную компьютерную модель кристалла цианистого водорода длиной около 450 нанометров. Моделирование продемонстрировало, что уникальная структура кристалла, в частности сильное электрическое поле на его поверхности, может при сверхнизких температурах превращать цианистый водород (HCN) в его более реакционноспособный изомер — изоцианистый водород (HNC). Этот процесс, в зависимости от температуры, может занимать от нескольких минут до нескольких дней.
Авторы работы предполагают, что на поверхности кристаллов могут формироваться и более сложные пребиотические соединения. Теперь, когда эта возможность доказана теоретически, следующий шаг — проведение лабораторных экспериментов. Если практические испытания подтвердят возможность таких реакций в условиях экстремального холода, это укажет ученым новые направления в поиске жизни за пределами Земли.
«Химические реакции протекают быстрее в тепле, и хотя реакции в жидкостях при более высоких температурах, несомненно, важны для пребиотической химии, существует огромное количество холодных сред. Понимание того, насколько далеко химическая сложность может зайти в таких условиях, важно для определения границ существования жизни и того, что ей предшествовало», — заключил Мартин Рам.
Исследование было опубликовано в журнале ACS Central Science.