В облаке межзвёздного газа, что висит всего в 390 световых годах от центра Млечного Пути, астрономы разглядели молекулу, которую никак не ожидали там встретить. Эритрулоза — четырёхуглеродный сахар, придающий сладость малине и входящий в состав некоторых косметических средств. До сих пор сахара за пределами Солнечной системы не находили вовсе, а тут — сразу сложный, с четырьмя атомами углерода, минуя более простые трёхуглеродные формы.

Открытие, опубликованное в журнале Nature Astronomy, сделала международная группа учёных под руководством Исаскун Хименес-Серры из Центра астробиологии в Испании. Они навели два радиотелескопа — обсерваторию Йебес и 30-метровую антенну Института радиоастрономии в миллиметровом диапазоне (IRAM) — на молекулярное облако G+0.693−0.027. Это скопление газа и пыли находится на расстоянии примерно 26 000 световых лет от Земли, внутри комплекса Стрелец B2, и считается одним из самых богатых «молекулярных резервуаров» Галактики.

Как поймали сигнал сахара

Радиотелескопы регистрировали излучение молекул на строго определённых частотах. В холодном облаке G+0.693 соединения образуются на поверхности ледяных пылинок, а затем высвобождаются в газовую фазу. Каждая молекула излучает радиоволны на своих характерных частотах — по ним её и опознают. Сейчас в этом облаке идентифицировано около 340 видов молекул, и эритрулоза пополнила список.

Чтобы не спутать сигнал с чем-то другим, исследователи сравнили наблюдения со спектрами, полученными в лаборатории. Совпадение оказалось убедительным. «Мы никогда не могли обнаружить сахар за пределами Солнечной системы, — прокомментировал Бретт Макгуайр из Массачусетского технологического института. — А теперь мы перепрыгнули через все трёхуглеродные сахара и сразу нашли четырёхуглеродный. Это поразительно».

Почему это важно для вопроса о происхождении жизни

Сахар — не просто подсластитель. Он образует структурный каркас ДНК и РНК, поэтому без него трудно представить появление первых живых организмов. Но как сахара возникли на ранней Земле, до конца не ясно: лабораторные эксперименты в пребиотических условиях дают слишком низкие концентрации. Открытие эритрулозы в межзвёздной среде подсказывает ответ: возможно, сахара прибыли из космоса.

Авторы исследования пишут, что обнаружение межзвёздной эритрулозы указывает на межзвёздную среду как на возможный источник сахарного сырья для пребиотического синтеза первых нуклеиновых кислот — не только на примитивной Земле, но и в других уголках Вселенной.

Эта идея не нова. Ранее мы рассказывали, как в лаборатории воспроизвели химию умирающих звёзд и получили сложные органические молекулы, которые 4,5 миллиарда лет назад могли упасть на Землю с метеоритами — в лаборатории создали космическую пыль — и нашли в ней семена жизни. А в 2023 году анализ образцов астероида Бенну, доставленных миссией OSIRIS-REx, показал, что на нём есть сахара, необходимые для жизни.

Миллиарды килограммов сахара с неба

Учёные попытались оценить, сколько эритрулозы могло попасть на молодую Землю. Они учли среднее содержание воды в метеоритах и объём вещества, доставленного на планету во время Поздней тяжёлой бомбардировки — периода около четырёх миллиардов лет назад, когда Земля подвергалась интенсивным ударам астероидов и комет. По их расчётам, на поверхность могло выпасть от 0,5 до 50 миллиардов килограммов этого сахара.

Такое количество вполне могло подтолкнуть химическую эволюцию к появлению первых молекул наследственности. Но значение открытия шире. «Ключевые ингредиенты для возникновения жизни могут присутствовать и в других регионах галактики, — сказала Хименес-Серра агентству Associated Press. — Это открывает возможность для развития жизни в других местах Вселенной».

Эритрулоза в G+0.693 — не первый сложный органический «кирпичик», найденный вдали от Земли. В 700 световых годах от нас астрофизики ранее обнаружили ионы нафталина — самую сложную молекулу, найденную за пределами Солнечной системы на тот момент, о чём мы писали в материале в космосе нашли нафталин: из чего слеплена жизнь. Теперь список пополнился сахаром, и это меняет представление о том, насколько распространены предшественники жизни в межзвёздном пространстве.

Остаётся вопрос: если четырёхуглеродные сахара образуются в холодных облаках, почему до сих пор не удавалось зафиксировать более простые трёхуглеродные? Возможно, они менее стабильны или их сигналы теряются на фоне других молекул. Но сам факт, что сложная органика способна формироваться вдали от звёзд и планет, делает гипотезу космической доставки ингредиентов жизни всё более весомой.

Сахар в сердце Млечного Пути

Астрономы впервые зафиксировали в межзвёздной среде четырёхуглеродный сахар эритрулозу. Молекулу нашли в холодном молекулярном облаке G+0.693-0.027, расположенном недалеко от центра нашей Галактики. Открытие сделали с помощью радиотелескопов в Испании, а руководила исследованием Изаскун Хименес-Серра из испанского Института астробиологии.

Эритрулоза — один из простейших сахаров, но её присутствие в межзвёздном облаке говорит о многом. Такие молекулы считаются строительными блоками для более сложных соединений, включая компоненты ДНК и РНК. Если сахара формируются в глубоком космосе, значит, химия жизни может начинаться задолго до появления планет.

Как поймали молекулу

Чтобы обнаружить эритрулозу, учёные преобразовали радиоизлучение облака в спектральную «подпись» и сравнили её с известными лабораторными данными. Совпадения проверяли многократно, а результаты опубликовали в рецензируемом журнале. Это стандартная, но кропотливая процедура: молекула не видна напрямую, её выдают лишь характерные линии в радиодиапазоне.

Открытие вписывается в более широкую картину астрохимических исследований. Ранее в образцах с астероидов и в межпланетной пыли уже находили похожие сахара. Теперь же удалось зафиксировать такой сахар непосредственно в газовой фазе межзвёздного облака. Учёные продолжают совершенствовать методы, чтобы ловить ещё более сложные и труднодоступные молекулы.

Почему это меняет взгляд на происхождение жизни

Сахара в биологии играют ключевую роль: они входят в состав нуклеиновых кислот и участвуют в метаболических путях. Если такие соединения встречаются в межзвёздном пространстве, это усиливает гипотезу о том, что биологические ингредиенты могут путешествовать между мирами на кометах и метеоритах. Земля вполне могла получить часть «строительного материала» извне.

Конечно, это не окончательное доказательство. Молекулы такой сложности могли возникнуть и на самой молодой Земле. Но находка добавляет важный кусочек в общую мозаику. Чтобы различить конкурирующие сценарии, нужны более полные карты межзвёздной химии. Поэтому исследователи ищут в галактических облаках другие сахара и связанные с ними соединения.

Что было раньше и что дальше

Эритрулоза — не первый сахар, найденный за пределами Земли. В прошлые годы похожие молекулы уже идентифицировали возле галактического центра. Кроме того, зёрна, собранные миссией OSIRIS-REx с астероида Бенну, содержали сахароподобные соединения, связанные с ДНК. Мы уже рассказывали о том, что в метеорите нашли готовые «буквы» ДНК с изотопной подписью космоса — в Мерчисонском метеорите обнаружили урацил и ксантин. Новая находка дополняет эту картину: теперь речь о сахаре, который мог стать частью остова нуклеиновых кислот.

Последствия открытия затрагивают сразу несколько областей. Учёные лучше понимают химические реакции в межзвёздных облаках. Можно оценить, насколько широко распространены ингредиенты жизни в Млечном Пути. Это поддерживает модели, в которых кометы и метеориты переносят органику. И, наконец, задаёт направления для будущих миссий и стратегий астробиологического поиска.

В ближайшие годы обсерватории нацелятся на другие частоты, а более чувствительные инструменты помогут подтвердить и расширить находку. Картирование распределения органических молекул в Галактике позволит восстановить химические пути, ведущие к биологической сложности. Эта линия исследований по-прежнему соединяет астрономию, химию и биологию в единое поле — и каждый новый сахар из космоса делает эту связь прочнее.