최초로 원시별 주변의 성간 얼음에서 새로운 분자 발견

러시아 - Ekhbary News Agency

예카테린부르크, 1월 22일. /TASS/. 우랄 연방 대학(UrFU)의 과학자들이 원시별 주변의 성간 얼음에서 '웃음 가스'로 알려진 아산화질소(N2O) 분자를 최초로 발견했다고 UrFU 과학 커뮤니케이션 부서에서 밝혔습니다.

이 획기적인 발견은 우주에서 분자가 어떻게 형성되고 진화하는지에 대한 우리의 이해에 중요한 기여를 합니다. 아산화질소(N2O)는 지구 대기에서도 발견되며 온실 가스 역할을 하지만, 우주 환경에서의 존재는 복잡한 화학 과정에 대한 새로운 통찰력을 제공합니다.

UrFU의 연구원들은 "과학자들은 성간 얼음에서 '웃음 가스'인 아산화질소(N2O)를 발견했습니다. ... 성간 물질의 고체상에서 ... 현재까지 단 8개의 분자만이 확실하게 확인되었습니다. 따라서 N2O 분자는 9번째로 발견된 분자가 되었습니다. 이에 더해 UrFU 연구팀은 이소시안산(HNCO)이라는 또 다른 분자의 예비 발견을 발표했습니다."라고 말했습니다.

이 발견은 특히 중요합니다. 왜냐하면 성간 물질의 고체상, 즉 얼음 형태로 분자를 식별하는 것은 기체상에서 식별하는 것보다 훨씬 더 어렵기 때문입니다. 이 분자들은 일반적으로 약 10~20 켈빈(-263~-253°C)의 매우 낮은 온도에서 형성됩니다. 이 온도에서 물질은 얼음 형태로 존재하며, 분자들이 서로 더 가깝게 뭉쳐 화학 반응을 일으킬 수 있습니다. 이러한 얼음은 우주의 먼지 입자 표면에 형성되며, 이를 성간 얼음이라고 합니다.

연구원들은 이 분자를 탐지하기 위해 특별한 기술을 사용해야 했습니다. N2O 분자는 근처에 별이 있어 해당 영역을 '비추는' 경우에만 적외선 범위에서 등록될 수 있습니다. 이 '빛'은 분자가 방출하는 특정 파장의 빛을 감지하여 식별할 수 있도록 합니다. 별빛이 얼음 구름을 통과할 때, 얼음 속의 분자는 특정 파장의 빛을 흡수하여 고유한 '지문'을 남깁니다. 이 흡수 스펙트럼을 분석함으로써 과학자들은 얼음의 화학 성분을 결정할 수 있습니다.

이 발견된 N2O 분자는 분자 질소(N2)보다 낮은 온도에서 화학 반응을 더 쉽게 일으킵니다. 분자 질소는 얼음 맨틀에서 질소의 주요 운반체로 추정됩니다. 이는 N2O가 초기 우주에서 생명체의 구성 요소가 될 수 있는 더 복잡한 질소 함유 화합물의 형성에 중요한 역할을 할 수 있음을 시사합니다.

과학자들은 N2O가 단백질, 즉 살아있는 유기체의 기초를 구성하는 데 필수적인 아미노산과 같은 더 복잡한 질소 함유 화합물의 형성에 관여할 수 있다고 믿습니다. 이는 우주에서 생명의 씨앗이 심어질 수 있다는 가능성을 열어줍니다.

UrFU의 천문화학 연구 과학 실험실 연구 조교인 바르바라 카르테예바는 "10개 이상의 원시별에서 아산화질소를 발견했다는 것은 이 분자가 성간 얼음에서 널리 퍼져 있음을 의미하며, 우리 연구는 얼음 상태의 N2O를 확실하게 발견한 최초의 연구"라고 말했습니다.

아산화질소는 16개의 원시별에서 발견되었으며, 그중 8개는 오리온 A 별 형성 지역에 위치합니다. 이 연구는 Astronomy and Astrophysics 저널에 발표되었으며, 러시아 과학 재단(프로젝트 №23-12-00315)의 지원을 받았습니다.

이 지역의 높은 자외선 복사 강도가 성간 얼음에서 아산화질소 형성에 중요한 역할을 할 수 있다고 과학자들은 추측합니다. 그러나 그것이 형성되는 정확한 메커니즘은 아직 추가 연구의 대상이라고 UrFU의 천문 화학자들은 강조합니다.

성간 얼음은 차가운 구름 속 우주 먼지 입자에 있는 얼음 껍질입니다. 이는 우주에서 휘발성 물질의 중요한 저장소이며 복잡한 분자를 위한 '화학적 요람' 역할을 합니다. 우주선과 자외선 복사의 영향으로 이곳에서는 방사선 유발 반응(높은 온도가 필요하지 않음)과 복잡한 유기물의 합성을 초래할 수 있는 다른 반응들이 일어납니다. 이는 생명의 구성 요소(전생물학적 화학)가 행성이 형성되기 전 우주에서 이미 형성되기 시작하며, 이후 혜성이나 소행성을 통해 행성 표면으로 전달될 수 있음을 의미합니다. 따라서 이 발견은 우주 화학의 한계를 넓히고, 우리 태양계와 그 너머의 잠재적 생명체에 대한 우리의 이해에 기여합니다.

아산화질소의 발견은 이 분자가 우주의 광대한 공간에서 얼마나 흔한지를 보여주는 중요한 증거입니다. 이 발견이 있기 전까지는 N2O가 성간 얼음에서 발견된 적이 없었습니다. 과학자들은 이 발견이 우주에서 복잡한 분자가 형성되는 과정을 이해하는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대하고 있습니다. N2O가 더 복잡한 질소 함유 분자의 전구체 역할을 할 수 있다는 사실은 생명체의 형성에 대한 이해를 더욱 심화시킵니다.

우랄 연방 대학의 과학자들은 이 발견을 통해 아산화질소가 행성 형성 초기 단계에서 유기 화합물의 합성에 기여할 수 있다는 것을 보여주었습니다. 이는 우리 태양계와 다른 항성계의 행성에서 생명체가 어떻게 시작될 수 있는지에 대한 이해를 넓히는 데 중요한 역할을 할 것입니다. 또한, 이 연구는 천문 화학 분야에서 N2O의 역할을 더 깊이 탐구하고, 성간 물질의 화학적 진화에 대한 우리의 지식을 넓히는 추가 연구를 위한 길을 열었습니다.

이 발견은 우주에 대한 우리의 이해를 넓히는 데 있어 국제 협력의 중요성을 강조합니다. UrFU 연구원들은 이 연구를 위해 러시아 과학 재단의 지원을 받았으며, Astronomy and Astrophysics 저널에 연구 결과를 발표했습니다. 이는 과학적 발견이 전 세계적인 노력과 지원을 통해 어떻게 이루어지는지를 보여줍니다. 이 연구는 우주의 신비를 풀고 생명의 기원을 이해하는 데 있어 계속되는 우주 탐사의 중요성을 다시 한번 강조합니다.

결론적으로, UrFU 과학자들의 N2O 발견은 성간 물질의 화학적 다양성에 대한 중요한 통찰력을 제공하며, 우주에서 복잡한 유기 분자가 형성되는 과정에 대한 우리의 이해를 향상시킵니다. 이 발견은 또한 초기 우주에서 생명체의 형성에 대한 새로운 질문을 제기하며, 천문학 및 천체 물리학 분야의 추가 연구를 위한 길을 열어줍니다.