Наша Солнечная система движется через межзвездное облако

Наша Солнечная система движется через так называемое Местное межзвездное облако с очень низкой плотностью, область размером в 30 световых лет в поперечнике. Оно настолько разреженно, что на световой год встречается лишь небольшой вздох воздуха — примерно один атом на три кубических сантиметра пространства. Земля и наше Солнце движутся через Облако от 40 000 до 150 000 лет и, возможно, будут двигаться еще 20 000 лет. Впрочем, это мгновение для нашей орбиты на 250 миллионов лет, пролегающей через Млечный Путь.

Предыдущие измерения межзвездных атомов гелия космическим аппаратом «Улисс» показали, что Солнечная система, возможно, выходит из Местного облака. Но последние данные IBEX обнаружили входящие атомы, которые движутся с меньшей скоростью, что говорит о том, что гелиосфера до сих пор находится внутри Облака.

В феврале 2012 года аппарат IBEX, миссия стоимостью 169 миллионов долларов, которая должна была составить карту влияния Солнца, зафиксировала атомы из межзвездного пространства, летящие навстречу Земле, которые отличаются по химическому составу от нашей Солнечной системы.

«Наша Солнечная система отличается от космоса, который находится за ее пределами, что наводит нас на два варианта, — говорит Дэвид Маккомас, главный исследователь IBEX. — Либо Солнечная система превратилась в отдельную и богатую кислородом часть галактики, в которой мы находимся в данный момент, либо большая часть живительного кислорода оказалась в ловушке в межзвездной пыли или гранул льда и не может передвигаться свободно по космосу».

«Мы непосредственно измерили четыре отдельных атома из межзвездного пространства, и их состав просто не совпадает с тем, что мы наблюдаем в Солнечной системе, — заявил Эрик Кристиан, ученый миссии IBEX. — Наблюдения IBEX проливают свет на таинственную зону, в которой заканчивается Солнечная система и начинается межзвездное пространство».

Данные намекают на то, что область межзвездного пространства сразу за пределами Солнечной системы может страдать от нехватки кислорода по сравнению с его обилием внутри гелиосферы — каплевидного пузыря, выдуваемого солнечным ветром, который блокирует большую часть опасной космической радиации, не давая ей попасть на Землю.

Спутник IBEX наблюдал атомы водорода, кислорода, неона и гелия, которые возникли в межзвездном пространстве, тривиальной среде между звездами в галактике Млечный Путь, и нашел 74 атома кислорода на каждые 20 атомов неона. Для сравнения, внутри Солнечной системы встречается 111 атомов кислорода на каждые 20 атомов неона. Большая часть межзвездной среды состоит из водорода и гелия. Тяжелые элементы вроде кислорода и неона распространяются вместе со взрывом сверхновых в конце жизненного цикла звезды.

«Местный пузырь» находится в сети полостей в межзвездной среде, вероятно, вырезанных массивными взрывами сверхновых миллионы лет назад. Межзвездная среда — это вещество, которое существует в космосе между звездными системами в галактике. Это вещество включает газ в ионной, атомарной и молекулярной форме, пыль и космические лучи. Оно заполняет межзвездное пространство и плавно переходит в окружающее межгалактическое пространство.

Межзвездная среда играет важную роль в астрофизике именно благодаря своей роли посредника между звездными и галактическими масштабами, звезды образуются в наиболее плотных областях межзвездной среды, а материя, энергия планетарных туманностей, звездных ветров и сверхновых наполняют ее.

Это взаимодействие между звездами и межзвездной средой помогает определить скорость, с которой галактика истощается в газообразном выражении, а значит и продолжительность периода активного звездообразования.

На изображении ниже показано, как астрономы NASA видят окружающие нас 1500 световых лет. Местное межзвездное облако показано фиолетовым цветом, оно вытекает из ассоциации молодых звезд Скорпиона-Центавра.


Местное межзвездное облако находится в дыре межзвездной среды с низкой плотностью, которая называется Местным пузырем и показана черным цветом. Рядом находятся молекулярные облака с высокой плотностью, в том числе Aquila Rift — области активного звездообразования, окрашенные в оранжевый цвет.

Туманность Гама, показанная зеленым цветом, — это область горячего ионизированного водорода. Эта сложная туманность, как полагают, является остатком сверхновой, взорвавшейся более миллиона лет назад. Внутри туманности Гама находятся останки сверхновой Вела (розовый цвет), которая расширяется и создает фрагментированные участки вещества. Будущие наблюдения помогут астрономам узнать больше о Местной галактической группе и о том, как она могла повлиять на климат Земли в прошлом.

Более 13 миллиардов лет назад как минимум один из доменов жизни мог начаться в туманности облаков. Если ограничиться только Млечным Путем, возраст которой 13,6 миллиарда лет, первые химические соединения могли пройти путь в миллиарды лет, чтобы стать самовоспроизводящимися организмами с геномами ДНК еще задолго до образования Земли.

Облака туманностей, как считается, являются наиболее благоприятными средами для создания и продвижения эволюции молекул, необходимых для зарождения жизни. Строительные блоки ДНК могли быть созданы или объединены в межзвездных облаках, а сама ДНК могла стать частью молекулярно-белково-аминокислотного комплекса. Водород, кислород, углерод, кальций, сера, азот и фосфор, к примеру, постоянно облучались ионами, а значит могли образовать небольшие органические молекулы, которые развились в более крупные и сложные органические молекулы, что привело к образованию аминокислот и других соединений.

Фосфор, например, редко встречается в нашей Солнечной системе и вообще мог и не существовать на юной Земле. Но фосфор необходим для производства ДНК. Поляризованное излучение в облаках туманностей приводит к образованию белков, нуклеинов, а затем и ДНК. Сочетание водорода, углерода, кислорода, азота, цианида и других элементов создает аденин, который является основной ДНК, а кислород и фосфор образуют лестницу для пар оснований ДНК. Глицин тоже был обнаружен в межзвездных облаках.

Если перемотать вперед на 4,6 миллиарда лет, на Земле шагам для создания случайного смешивания химикатов для первой наночастицы, вероятно, потребовались бы сотни миллионов или даже миллиарды лет, пока не образовалась бы первая самовоспроизводящаяся молекула. Но даже спустя миллиарды лет у первой такой молекулы могло и не быть ДНК. Дальнейшие исследования могут пролить свет на место образования первых молекул жизни.