Космическая перекись водорода

Следы пероксида водорода, впервые наблюдаемого в межзвездной среде, обнаружила шведско-немецкая команда астрономов, руководимая Пером Бергманом, сотрудником космической радиообсерватории в Онсале (Швеция). Их коллективная статья с анализом и оценкой данных, полученных за прошлый год на одном из телескопов Европейской южной обсерватории (членом которой, возможно, в ближайшее время станет и Россия), опубликована в июльском номере журнала Astronomy & Astrophysics.

астрономы детектировали четыре спектральные линии, совпадающие с лабораторной спектроскопией пероксида водорода.

Притом две из них были локализованы в центральной части облака.

В газопылевых облаках, где миллиарды лет складируются и вновь пускаются в расход продукты жизнедеятельности звезд, из которых образованы мы с вами, а также пятна, застилающие прекрасный вид на Млечный Путь, регулярно обнаруживают какую-нибудь экзотическую химию, вплоть до аминокислот. В этом смысле у незатейливого пероксида водорода, которым блондируют брюнеток и прижигают прыщи, было бы мало шансов украсить собой химическую номенклатуру далеких космических туманностей, если бы не та роль, которую это вещество может играть в процессе генерации воды в условиях межзвездных сред.

Космическое происхождение земной воды, как и большинства других химических соединений, из которых состоит наша планета, вопросов ни у кого не вызывает — запасами монооксида дигидрогена, как ее за глаза величают химики, во всех его агрегатных состояниях наша Вселенная не обделена точно. В Солнечной системе вода входит в состав планет, их спутников и астероидов (притом оценки ее запасов все время увеличиваются), из водяного льда состоят кометы и, по всей видимости, мириады астероидов в поясе Койпера, сформированных из вещества протосолнечного газопылевого диска и захваченных из межзвездного пространства. Наконец, скопления молекул воды и гидроксидных радикалов обнаружены в облаках газа и пыли, дрейфующих в далеком космосе.

Но вот происхождение самих вселенских вод объяснить, как оказалось, совсем не просто.

{
    "_essence": "test",
    "id": "3664669",
    "incutNum": 2,
    "repl": "<2>:{{incut2()}}",
    "uid": "_uid_3688165_i_2"
}

В межзвездной среде водород, как и более редкий кислород, сконцентрирован в виде облаков разреженного, часто ионизованного и очень охлажденного газа, и, как бы ни был прост наш эксперимент, понятно, что гигантские количества воды продуцируются в космосе совсем не по школьному сценарию.

Ключевым маркером такого сценария и стало обнаружение одного из прекурсоров воды — пероксида водорода — в межзвездной среде.

{
    "_essence": "test",
    "id": "3659905",
    "incutNum": 3,
    "picsrc": "APEX -- радиотелескоп Атакамского исследовательского эксперимента, спроектированный совместно Радиобсерваторией в Онсала (Швеция), Институтом Макса Планка (Германия) и Европейской южной обсерваторией (ЕС). Предназаначен для изучения газопылевых облаков и туманностей в субмиллиметровом диапазоне излучения (0.3-1.5 мм). С целью минимизировать экранирующее воздействие водяных паров, поглощающих волны субмиллиметровой длины, телескоп смонтирован в одном из самых засушливых мест Земли на высоте 5100 м на плато Чахнантор (Чилийские Анды). // APEX",
    "repl": "<3>:{{incut3()}}",
    "uid": "_uid_3688165_i_3"
}

Понять происхождение воды помогла космическая пыль — рассеянные в межзвездном пространстве частицы графита и кремния, рожденные в атмосферах звезд-гигантов. Диэлектрически заряженные частицы пыли конденсируют на своей поверхности молекулы межзвездных газов, играя роль микроскопических и все более усложняющихся, по мере химической эволюции галактик, химических реакторов. Мантии таких гранул могут содержать целые «букеты» химических соединений, и еще на рубеже 80-х годов прошлого века была сделано предположение, что молекулы воды могут формироваться в открытом космосе посредством поверхностной диффузии водородных атомов микрокристалликами кислорода, аггрегированными на частицах космической пыли, по следующей схеме:

O₂ +H+H → HOOH
HOOH + H → H₂O +OH

Совсем недавно такой сценарий был подтвержден экспериментально в лабораториях хоккайдского Института низких температур.

Японцы, обдувая водородом микрокристаллики кислорода, получили на выходе пять частей водяного льда и одну часть перекиси водорода в температурном диапазоне 10–40 К, то есть при обычных для газопылевых облаков температурах.

В свою очередь, модель космического газопылевого облака типичной плотности, рассчитанная по следам успешных лабораторных опытов (где она, естественно, отличалась от космической), предсказала, что концентрация перекиси водорода по отношению к атомарному водороду в таком облаке должна составлять 1•10^-14. Что всего лишь

на три порядка отличается от большего значения, полученного группой Бергмана при наблюдении Облака ρ Змееносца — 1•10^-10 (одна молекула перекиси на десять миллиардов атомов водорода).

Разница с теорией хоть и ощутимая, но уже не такая большая по сравнению с предыдущими теоретическими оценками концентрации перекиси, полученными косвенным путем при спектральном анализе областей интенсивного звездообразования в созвездии Ориона (4,5•10^-10) и никак не объяснявшими огромные количества водяного льда, накопившиеся в Галактике.

Теперь же, благодаря перекиси водорода, обнаруженной в области ρ Змееносца, гипотеза «водяной пыли» уверенно приобретает звание теории, находящейся в стадии опытной и наблюдательной проверки.

{
    "_essence": "test",
    "id": "3630301",
    "incutNum": 4,
    "repl": "<4>:{{incut4()}}",
    "uid": "_uid_3688165_i_4"
}

Скорее, обнаружение перекиси водорода в Змееносце подтверждает некоторые позитивные ожидания, связанные с гипотезой «водяной пыли», делая ее пока что наиболее вероятной.

Для более уверенного понимания механизма образования H₂O в межзвездной среде, резюмируют авторы, сначала необходимо уточнить, сколько воды и молекулярного кислорода сосредоточено в Облаке Змееносца, чтобы проверить на крепость теорию «водяной пыли» не менее важными наблюдательными данными. И лишь потом, глядя в жаркий день на стакан с водой, уже решать, благодарить ли нам Вселенную за то, что она у нас такая «пыльная».