Ледяной покров, обнаруженный ранее на Европе и других спутниках Юпитера, а также на спутнике Сатурна Энцеладе, является потенциальным источником кислорода и, следовательно, жизни в этих удаленных мирах. До сих пор астрономы не могли представить теорию, объясняющую, как именно может образовываться кислород при столь низких температурах.

Ранее предполагалось, что частицы высокой энергии – протоны, ультрафиолетовые фотоны и электроны – разрушают молекулярные связи водорода с кислородом и создают молекулу О2. Однако эти гипотезы не согласуются с результатами экспериментов, поставленных учеными из Тихоокеанской Северо-Западной национальной лаборатории, сообщает SpaceDaily.

«Предыдущая модель представляла собой двухступенчатый процесс, – комментирует руководитель группы исследователей Грег Киммел (Greg Kimmel). – Сначала частица с высокой энергией производит устойчивый «прообраз кислорода» –два атома водорода с двумя атомами кислорода (пероксид водорода) или атом водорода, соединенный с двумя атомами кислорода. На втором этапе другая частица производит O2, или молекулярный кислород, из стабильного прообраза».

Согласно сообщению, сделанному на заседании Американского химического общества, состоявшегося в Атланте, д-р Киммел и его коллеги напылили микроскопически тонкую ледяную пленку на платиновую пластину в вакууме и бомбардировали ее электронами высокой энергии в течение 30-60 с при температурах от 30 до 130 градусов Кельвина (или от –240 до –140 градусов Цельсия). Именно такие температуры царят на поверхности ледяных небесных тел.

Затем ученые измерили количество и местоположение образовавшегося кислорода по изотопам, которыми были помечены слои ледяной пленки. Внутри пленки были обнаружены промежуточные соединения водорода с кислородом.

«Мы установили, что полученные результаты нельзя объяснить с помощью модели двухступенчатого процесса образования кислорода, – пояснил д-р Киммел. – Наша модель – это процесс с четырьмя фазами».

Сначала быстрая частица производит так называемый «реактивный кислород», известный также как гидроксильный радикал, или ОН. Затем две молекулы ОН взаимодействуют друг с другом и формируют пероксид водорода. На третьем этапе еще один радикал ОН реагирует с пероксидом водорода, в результате чего создается HO2 (водород, соединенный с двумя атомами кислорода) и молекула воды. И, наконец, частица с высокой энергией «отрывает» молекулу кислорода от соединения HO2.

«Можно было бы ожидать, что в пленке льда кислород будет возникать везде, куда смогут проникнуть электроны, – добавил д-р Киммел, – но дело обстоит не так. Скорее всего, радикалы ОН формируются в глубине пленки и поднимаются постепенно на поверхность льда, где и происходят реакции следующих фаз описанного выше процесса».