В атмосфере обнаружен совершенно новый вид высокореактивных химических веществ

Каждый глоток воздуха, который мы вдыхаем, состоит в основном из азота, щедрой порции кислорода и небольшого количества углекислого газа. 

Но в этом атмосферном супе содержится целая энциклопедия различных соединений и элементов, о некоторых из которых мы можем только догадываться.

Однако одна из таких загадок только что прояснилась. Химики показали, что в атмосфере существует реактивный класс соединений, называемых органическими гидротриоксидами, и хотя эти химические вещества действуют недолго, они могут оказывать воздействие, о котором мы еще не знаем.  

На самом деле, по расчетам исследователей, вы только что всосали несколько миллиардов их молекул, пока читали эту статью.

Что именно это означает для вашего здоровья, не говоря уже о здоровье нашей планеты, в прямом и переносном смысле находится в воздухе. Но если учесть, что мы только что обнаружили этот новый ингредиент в атмосфере Земли, его стоит изучить.

"Эти соединения всегда существовали - мы просто не знали о них", - говорит химик Хенрик Грум Кьергаард из Университета Копенгагена в Дании. 

"Но тот факт, что теперь у нас есть доказательства того, что эти соединения образуются и живут в течение определенного времени, означает, что можно изучать их действие... и реагировать, если они окажутся опасными".

Довольно часто в химии добавление всего лишь одного нового компонента может радикально изменить поведение материала.

Возьмем, к примеру, воду. Благодаря взаимодействию пары гидрогенов и одного кислорода, органическая химия может смешиваться и закручиваться в эволюционирующее явление, которое мы называем жизнью.

Но добавьте еще один кислород, и мы получим перекись водорода - гораздо более реактивное соединение, способное разорвать живую химию на части.

Добавьте еще один кислород к этой маленькой сердитой молекуле, и получится гидротриоксид. Для его получения вам понадобится только лабораторное оборудование, насыщенные органические соединения и сухой лед.

Это не совсем тот трюк для вечеринки, которым можно приправить маргариту, но химики использовали их производство для получения специфического аромата молекулярного кислорода в качестве шага в производстве различных других веществ.

Будучи высокореактивными, вопрос о том, могут ли гидротриоксиды легко образовывать стабильные структуры в атмосфере, остается открытым.

Это не просто академическая спекуляция. Очень многое в работе нашей атмосферы - от сложных способов влияния на здоровье человека до масштабного воздействия на глобальный климат - зависит от того, как взаимодействуют находящиеся в ней следовые вещества.

"Большая часть человеческой деятельности приводит к выбросу химических веществ в атмосферу. Поэтому знание реакций, определяющих химию атмосферы, важно для того, чтобы мы могли предсказать, как наши действия повлияют на атмосферу в будущем", - говорит Кристан Х. Мёллер, также химик из Университета Копенгагена.

Исследования команды дали первые прямые наблюдения за образованием гидротриоксида в атмосферных условиях из нескольких веществ, которые, как известно, присутствуют в нашем воздухе.

Это позволило им изучить, каким образом это соединение может быть синтезировано, как долго оно сохраняется и как разлагается.

Один из таких выбросов, называемый изопрен, может реагировать в атмосфере, образуя около 10 миллионов метрических тонн гидротриоксида каждый год.

Однако это только один потенциальный источник. Исходя из расчетов команды, практически любое соединение теоретически может играть роль в атмосферном образовании гидротриоксидов, которые сохраняются в течение от нескольких минут до нескольких часов.

За это время они могут участвовать во множестве других реакций в качестве мощного окислителя, некоторые из которых могут быть укрыты внутри микроскопических твердых частиц, дрейфующих на ветрах.

"Легко представить, что в аэрозолях образуются новые вещества, вредные при вдыхании. Но для изучения этих потенциальных последствий для здоровья необходимы дальнейшие исследования", - говорит Кьергаард.

Поскольку аэрозоли также влияют на то, как наша планета отражает солнечный свет, знание того, как их внутренняя химия заставляет их расти или разрушаться, может изменить моделирование нашего климата.

Дальнейшие исследования, несомненно, начнут раскрывать роль гидротриоксидов в атмосферном коктейле нашей планеты. Как отмечает исследователь из Копенгагенского университета Цзин Чен, это действительно только начало.

"Действительно, окружающий нас воздух - это огромный клубок сложных химических реакций", - говорит Чен.

"Нам, как исследователям, необходимо сохранять непредвзятость, если мы хотим лучше находить решения".

Данное исследование опубликовано в журнале Science.