H3+ и его новые трюки: молекула-создатель звезд оказалась хитрее, чем мы думали

Ученые из Мичиганского государственного университета совершили неожиданное открытие , обнаружив альтернативный способ образования тригидрогена (H3+) - положительно заряженного иона, состоящего из трех атомов водорода. По мнению исследователей, само существование жизни на Земле во многом обязано этой частице. Она играет важнейшую роль в формировании звезд и служит катализатором разнообразных химических реакций в космосе.

До недавнего времени был известен только один основной путь образования H3+ - столкновение двух форм водорода: обычной молекулы H2 (два связанных атома водорода) и ее ионизированной версии H2+ (та же молекула, потерявшая один электрон). Молекулярный водород H2 - самое распространенное соединение во Вселенной, поэтому происходят такие коллизии довольно часто.

Новый механизм формирования тригидрогена начинается с особого класса органических молекул - метилгалогенов и псевдогалогенов. Эти соединения содержат атомы галогенов (например, хлора или брома) или группы атомов, которые ведут себя подобно галогенам. В межзвездном пространстве такие молекулы подвергаются воздействию космических лучей - потоков высокоэнергетических частиц, или интенсивного электромагнитного излучения. Под влиянием этой энергии молекула теряет сразу два электрона, превращаясь в дважды ионизированную частицу с мощным положительным зарядом.

В межзвездных облаках эти заряженные частицы окружены огромным количеством молекул H2. Что интересно, вместо того чтобы просто пролететь мимо, как предполагалось ранее, молекулы H2 начинают вращаться вокруг заряженной частицы, удерживаемые ее сильным электрическим полем. Во время этого "орбитального движения" создаются условия для особого типа химического взаимодействия: дважды ионизированная молекула способна "выхватить" ион водорода из пролетающей молекулы H2, что приводит к образованию H3+. Такие процессы протекают в тех же самых космических облаках, где миллиарды лет назад сформировались первичные химические структуры - предшественники биологических структур, которые позже стали основой земной жизни.

Профессор Пётр Печух, один из авторов исследования, отмечает, что такое поведение молекул не укладывается в классические представления. Традиционно считалось, что дважды ионизированные молекулы вовсе неспособны к подобным взаимодействиям.

В отличие от воды или белков, тригидроген не играет заметной роли в земных процессах. Однако понимание его распространенности во Вселенной, путей образования и скорости химических реакций с его участием критически важно для науки. Изучение всех возможных путей формирования H3+ помогает раскрыть механизмы образования более сложных соединений в космическом пространстве.