Ғарыштағы молекулалар мен олардың реакцияларын зерттеу

Кіріспе

Астрохимия – ғаламдағы молекулалардың мөлшерін және олардың арасындағы реакцияларды, сондай-ақ олардың сәулеленумен өзара әрекеттесуін зерттейтін ғылым. Бұл ғылым астрономия мен химияның тоғысқан жері. "Астрохимия" термині Күн жүйесіне де, жұлдызаралық кеңістікке де қолданылады. Күн жүйесіндегі метеориттер сияқты денелердегі элементтердің мөлшері мен изотоптар арақатынасын зерттеу космохимия деп аталады, ал жұлдызаралық атомдар мен молекулаларды және олардың сәулеленумен өзара әрекеттесуін зерттеу кейде молекулалық астрофизика деп аталады. Молекулалық газ бұлттарының қалыптасуы, атомдық және химиялық құрамы, эволюциясы және болашағы ерекше қызығушылық тудырады, себебі осы бұлттардан күн жүйелері пайда болады.

Тарих

Астрохимия тарихы астрономия және химия ғылымдарының бір саласы ретінде, осы екі ғылымның ортақ тарихына негізделген. Жаңа бақылау және тәжірибелік спектроскопияның дамуы Күн жүйесінде және оны қоршап жатқан жұлдызаралық кеңістікте молекулалардың көбейіп келе жатқан кең ауқымын анықтауға мүмкіндік берді. Ал спектроскопия және басқа да технологиялардың жетістіктері арқылы ашылған химиялық заттардың санының артуы астрохимиялық зерттеулерге қолжетімді химиялық кеңістіктің көлемін ұлғайтты.

Спектроскопияның тарихы

Афанасий Кирхер (1646), Ян Марек Марчи (1648), Роберт Бойль (1664) және Франческо Мария Грималди (1665) жасаған күн спектрлерін бақылаулар, Ньютонның 1666 жылғы жұмысына дейін жарықтың спектрлік сипатын анықтады және алғашқы спектроскоптың жасалуына әкелді. Спектроскопия алғаш рет 1802 жылы Уильям Хайд Волластонның тәжірибелерінде астрономиялық техника ретінде қолданылды. Ол күн сәулесіндегі спектрлік сызықтарды бақылау үшін спектрометр құрды. Бұл спектрлік сызықтар кейін Иосиф фон Фраунгофердің еңбектері арқылы сандық түрде белгіленді. Спектроскопия алғаш рет 1835 жылы Чарльз Уитстоунның әртүрлі металдардан шығатын ұшқындардың ерекше эмиссиялық спектрлері бар екенін хабарлағаннан кейін әртүрлі материалдарды ажырату үшін қолданылды. Бұл байқауды Леон Фуко 1849 жылы әртүрлі температурадағы бір материалдан бірдей сіңіру және эмиссия сызықтарының пайда болатынын көрсету арқылы дамытты. 1853 жылы Андерс Йонас Ангстрем өзінің "Оптикалық зерттеулер" еңбегінде тәуелсіз түрде ұқсас тұжырым жасады, онда жарық шығаратын газдар олар сіңіретін жарықпен бірдей жиіліктегі жарық сәулелерін шығарады деп болжанды. Бұл спектроскопиялық деректер Иоганн Балмердің сутегінің спектрлік сызықтарын байқағанда теориялық маңызға ие болды, олар қарапайым эмпирикалық байланысты сақтады, бұл байланыс Балмер қатары деп аталды. 1888 жылы Йоханнес Ридберг жасаған, көбірек жалпылама Ридберг формуласының ерекше жағдайы болып табылатын бұл қатар, сутегі үшін байқалған спектрлік сызықтарды сипаттау үшін жасалды. Ридбергтің жұмысы бұл формулаға бірнеше химиялық элементтердің спектрлік сызықтарын есептеуге мүмкіндік беру арқылы кеңейтілді. Бұл спектроскопиялық нәтижелерге берілген теориялық маңыздылық кванттық механиканың дамуымен едәуір артты, себебі бұл теория нәтижелерді бұрыннан есептелген атомдық және молекулалық эмиссия спектрлерімен салыстыруға мүмкіндік берді.

Астрохимияның тарихы

Радиоастрономия 1930 жылдары дамығанмен, 1937 жылға дейін жұлдызаралық молекуланың нақты анықталуына байланысты ешқандай маңызды дәлелдер болған жоқ. Осы уақытқа дейін жұлдызаралық кеңістікте тек атомдар ғана бар екені белгілі болды. Бұл тұжырымдар 1940 жылы Маккеллар және авторлар тобы растады, олар жұлдызаралық кеңістіктегі CH және CN молекулаларына жатқызылған, бұрын белгісіз радиобайқаулардағы спектроскопиялық сызықтарды анықтады. Келесі отыз жыл ішінде жұлдызаралық кеңістікте тағы бірнеше молекулалар табылды: ең маңыздысы – 1963 жылы ашылған және жұлдызаралық оттегінің көзі ретінде маңызды OH, және 1969 жылы ашылған H2CO (формальдегид), ол жұлдызаралық кеңістіктегі алғашқы байқалған органикалық, көп атомды молекула болды.

Жұлдызаралық формальдегидтің табылуы – және кейін су немесе көміртек моноксиді сияқты биологиялық маңызы бар басқа молекулалардың табылуы – кейбір ғалымдар тарапынан өмірдің абиогенетикалық теорияларын қолдайтын күшті дәлел ретінде қарастырылады: атап айтқанда, өмірдің негізгі молекулалық құрауыштардың сыртқы кеңістіктен келгендігі туралы теориялар. Бұл 2009 жылы Күн жүйесіндегі кометада табылған жұлдызаралық глицин сияқты тікелей биологиялық маңызы бар жұлдызаралық молекулаларды іздеуге немесе хиральдық сияқты биологиялық маңызды қасиеттерді көрсететін (пропилен оксиді мысалы, 2016 жылы табылған) молекулаларды іздеуге ықпал етті, сондай-ақ астрохимиялық зерттеулерді де қамтиды.

Спектроскопия

Астрохимиядағы ең маңызды тәжірибелік құралдардың бірі – түрлі орталардағы молекулалар мен атомдардың жарық сіңіру және шығаруын телескоптар арқылы өлшеуге мүмкіндік беретін спектроскопия. Астрохимиктер астрономиялық байқауларды зертханалық өлшемдермен салыстыра отырып, жұлдыздар мен жұлдызаралық бұлттардың элементтік құрамын, химиялық топырағын және температурасын анықтай алады. Бұл иондардың, атомдардың және молекулалардың ерекше спектрлеріне байланысты мүмкін: яғни, көзбен көрінбейтін жиі жарықтың белгілі бір толқын ұзындықтарын (түстерін) сіңіру және шығару қабілетіне байланысты. Дегенмен, мұндай өлшемдердің шектеулері бар, әртүрлі сәулелену түрлері (радио, инфрақызыл, көрінетін, ультракөк сәуле және т.б.) молекулалардың химиялық қасиеттеріне байланысты тек белгілі бір түрлерді ғана анықтай алады. Жұлдызаралық формальдегид – жұлдызаралық ортада табылган алғашқы органикалық молекула. Жеке химиялық түрлерді анықтаудың ең қуатты әдісі, әдетте, радиоастрономия болып табылады, оның арқасында жүзден астам жұлдызаралық түр, оның ішінде радикалдар мен иондар, сондай-ақ органикалық (көміртек негізіндегі) қосылыстар – спирттер, қышқылдар, альдегидтер және кетондар анықталды. Радиотолқындармен анықтау өте оңай (күшті электрлік дипольдық моментіне байланысты) жұлдызаралық ең көп таралған молекулалардың бірі – СО (көміртек монооксиді). Шындығында, СО жұлдызаралық кеңістікте кең таралған молекула болып табылады және молекулалық аймақтарды картографиялау үшін қолданылады. Радиобайқаудың адамдарға ең қызығушылық тудырған нұсқасы – жұлдызаралық глициннің табылуы, ең қарапайым аминқышқылы, бірақ оған байланысты айтарлықтай пікірталас бар. Бұл анықтаманың даулы болуының себебі – радио (және айналмалы спектроскопия сияқты басқа да әдістер) үлкен дипольдық моменттері бар қарапайым түрлерді анықтауға жақсы болғанымен, тіпті аминқышқылы сияқты салыстырмалы түрде кішкентай нәрселерге де сезімтал емес. Сонымен қатар, мұндай әдістер диполі жоқ молекулаларды мүлдем анықтай алмайды. Мысалы, ғаламдағы ең көп таралған молекула – H2 (сутек газы, немесе химиялық тұрғыдан дисутек), бірақ оның дипольдық моменті жоқ, сондықтан ол радиотелескоптарға көрінбейді. Сонымен қатар, мұндай әдістер газ фазасында емес түрлерді анықтауға мүмкіндік бермейді. Тығыз молекулалық бұлттар өте суық болғандықтан, олардағы молекулалардың көпшілігі (дисутек емес) мұздатылған, яғни қатты күйде болады. Керісінше, дисутек және басқа молекулалар жарықтың басқа толқын ұзындықтарын пайдалана отырып анықталады. Дисутек ультракөк (УФ) және оның жарығын сіңіру және шығару арқылы (сутек сызығы) анықталады. Сонымен қатар, көптеген органикалық қосылыстар инфрақызыл (ИК) сәулесін сіңіреді және шығарады, сондықтан, мысалы, Марс атмосферасындағы метанды анықтау ИК жер үстіндегі телескоп, НАСА-ның 3 метрлік инфрақызыл телескоп қондырғысы арқылы жүзеге асырылды. НАСА зерттеушілері өздерінің бақылаулары, зерттеулері және ғылыми операциялары үшін әуедегі ИК телескопы SOFIA және ғарыш телескопы Spitzer-ді пайдаланады. Бұл Марс атмосферасындағы метанның жақында табылуымен байланысты. Жаңа Зеландиядағы Кентербери университетінің Кристофер Оз және оның әріптестері 2012 жылдың маусым айында Марстағы сутек пен метан деңгейінің арақатынасын өлшеу Марста өмірдің болу ықтималдығын анықтауға көмектесе алатынын хабарлады. Ғалымдардың пікірінше, "Н2/СН4 арақатынасы төмен болса (шамамен 40-тан аз), онда тіршілік бар және белсенді болуы мүмкін". Инфрақызыл астрономия сондай-ақ жұлдызаралық ортада полиароматты көмірсутектер деп аталатын күрделі газ фазалық көміртек қосылыстар жиынтығы бар екенін көрсетті, олар көбінесе ПАҚ немесе ПАК деп қысқартылады. Көміртектің біріккен сақиналарынан (нейтральді немесе иондалған күйде) құралған бұл молекулалар Галактикадағы көміртектің ең көп таралған қосылысы болып саналады. Олар сондай-ақ метеориттерде, кометалар мен астероидтер тозаңында (ғарыштық шаң) көміртектің ең көп таралған класы болып табылады. Бұл қосылыстар, сондай-ақ аминқышқылдары, нуклеобазалар және метеориттердегі көптеген басқа да қосылыстар, жерде өте сирек кездесетін дейтерий мен көміртек, азот және оттегі изотоптарын алып жүреді, олардың ғарыштық шығу тегін көрсетеді. ПАҚ-тар ыстық жұлдыздар ортасында (өліп бара жатқан, көміртегіге бай қызыл алып жұлдыздардың айналасында) пайда болады деп есептеледі. Инфрақызыл астрономия сондай-ақ жұлдызаралық ортадағы қатты материалдардың құрамын бағау үшін қолданылды, оның ішінде силикаттар, керогенге ұқсас көміртегіге бай қатты заттар және мұздар. Бұл көрінетін жарықтан өзгеше, ол қатты бөлшектермен шашыратылады немесе сіңіріледі, ИК сәулеленуі микроскопиялық жұлдызаралық бөлшектерден өте алады, бірақ осы процесте зернолардың құрамына тән белгілі бір толқын ұзындықтарында сіңірулер болады. Жоғарыда радиоастрономияда айтылғандай, белгілі бір шектеулер бар, мысалы, N2-ні ИК немесе радиоастрономиямен анықтау қиын. Мұндай ИК байқаулар тығыз бұлттарда (деструктивті УФ сәулеленуін әлсіретуге жеткілікті бөлшектер бар жерде) жұқа мұз қабаттары микроскопиялық бөлшектерді жабады және кейбір төмен температуралық химиялық реакциялардың жүруіне мүмкіндік беретінін анықтады. Ғаламдағы ең көп таралған молекула дисутек болғандықтан, осы мұздардың бастапқы химиясы сутек химиясымен анықталады. Егер сутек атомдық болса, онда H атомдары қол жетімді O, C және N атомдарымен реакцияға түсіп, H2O, CH4 және NH3 сияқты "тотыққан" түрлерді жасайды. Алайда, егер сутек молекулалық болса және реакцияға түспесе, бұл ауыр атомдардың реакцияға түсуіне немесе бірге байланыста қалуына мүмкіндік береді, нәтижесінде CO, CO2, CN және т.б. пайда болады. Бұл аралас молекулалық мұздар ультракөк сәулеленуге және ғарыштық сәулелерге ұшырайды, бұл күрделі сәулеленумен тудырылған химияға әкеледі. Жұлдызаралық және кометалық мұздардың ұқсастығы (сондай-ақ газ фазалық қосылыстардың салыстырылуы) жұлдызаралық және кометалық химия арасындағы байланыстың көрсеткіштері ретінде пайдаланылды. Бұл Stardust миссиясымен қайтарылған кометалық үлгілерден алынған органикалық заттарды талдау нәтижелерімен де қолдалады, бірақ минералдар да күн шоғырлы тұмандықтағы жоғары температуралық химияның күтпеген үлесін көрсетті.

One particularly important experimental tool in astrochemistry is spectroscopy through the use of telescopes to measure the absorption and emission of light from molecules and atoms in various environments. By comparing astronomical observations with laboratory measurements, astrochemists can infer the elemental abundances, chemical composition, and temperatures of stars and interstellar clouds. This is possible because ions, atoms, and molecules have characteristic spectra: that is, the absorption and emission of certain wavelengths (colors) of light, often not visible to the human eye. However, these measurements have limitations, with various types of radiation (radio, infrared, visible, ultraviolet etc.) able to detect only certain types of species, depending on the chemical properties of the molecules. Interstellar formaldehyde was the first organic molecule detected in the interstellar medium. Perhaps the most powerful technique for detection of individual chemical species is radio astronomy, which has resulted in the detection of over a hundred interstellar species, including radicals and ions, and organic (i. e. carbon based) compounds, such as alcohols, acids, aldehydes, and ketones. One of the most abundant interstellar molecules, and among the easiest to detect with radio waves (due to its strong electric dipole moment), is CO (carbon monoxide). In fact, CO is such a common interstellar molecule that it is used to map out molecular regions. The radio observation of perhaps greatest human interest is the claim of interstellar glycine, the simplest amino acid, but with considerable accompanying controversy. One of the reasons why this detection was controversial is that although radio (and some other methods like rotational spectroscopy) are good for the identification of simple species with large dipole moments, they are less sensitive to more complex molecules, even something relatively small like amino acids. Moreover, such methods are completely blind to molecules that have no dipole. For example, by far the most common molecule in the universe is H2 (hydrogen gas, or chemically better said dihydrogen), but it does not have a dipole moment, so it is invisible to radio telescopes. Moreover, such methods cannot detect species that are not in the gas phase. Since dense molecular clouds are very cold , most molecules in them (other than dihydrogen) are frozen, i. e. solid. Instead, dihydrogen and these other molecules are detected using other wavelengths of light. Dihydrogen is easily detected in the ultraviolet (UV) and visible ranges from its absorption and emission of light (the hydrogen line). Moreover, most organic compounds absorb and emit light in the infrared (IR) so, for example, the detection of methane in the atmosphere of Mars was achieved using an IR ground based telescope, NASA's 3 meter Infrared Telescope Facility atop Mauna Kea, Hawaii. NASA's researchers use airborne IR telescope SOFIA and space telescope Spitzer for their observations, researches and scientific operations. Somewhat related to the recent detection of methane in the atmosphere of Mars. Christopher Oze, of the University of Canterbury in New Zealand and his colleagues reported, in June 2012, that measuring the ratio of dihydrogen and methane levels on Mars may help determine the likelihood of life on Mars. According to the scientists, " low H2/CH4 ratios (less than approximately 40) indicate that life is likely present and active." Infrared astronomy has also revealed that the interstellar medium contains a suite of complex gas phase carbon compounds called polyaromatic hydrocarbons, often abbreviated PAHs or PACs. These molecules, composed primarily of fused rings of carbon (either neutral or in an ionized state), are said to be the most common class of carbon compound in the Galaxy. They are also the most common class of carbon molecule in meteorites and in cometary and asteroidal dust (cosmic dust). These compounds, as well as the amino acids, nucleobases, and many other compounds in meteorites, carry deuterium and isotopes of carbon, nitrogen, and oxygen that are very rare on Earth, attesting to their extraterrestrial origin. The PAHs are thought to form in hot circumstellar environments (around dying, carbon rich red giant stars). Infrared astronomy has also been used to assess the composition of solid materials in the interstellar medium, including silicates, kerogen like carbon rich solids, and ices. This is because unlike visible light, which is scattered or absorbed by solid particles, the IR radiation can pass through the microscopic interstellar particles, but in the process there are absorptions at certain wavelengths that are characteristic of the composition of the grains. As above with radio astronomy, there are certain limitations, e. g. N2 is difficult to detect by either IR or radio astronomy. Such IR observations have determined that in dense clouds (where there are enough particles to attenuate the destructive UV radiation) thin ice layers coat the microscopic particles, permitting some low temperature chemistry to occur. Since dihydrogen is by far the most abundant molecule in the universe, the initial chemistry of these ices is determined by the chemistry of the hydrogen. If the hydrogen is atomic, then the H atoms react with available O, C and N atoms, producing "reduced" species like H2O, CH4, and NH3. However, if the hydrogen is molecular and thus not reactive, this permits the heavier atoms to react or remain bonded together, producing CO, CO2, CN, etc. These mixed molecular ices are exposed to ultraviolet radiation and cosmic rays, which results in complex radiation driven chemistry. The similarity between interstellar and cometary ices (as well as comparisons of gas phase compounds) have been invoked as indicators of a connection between interstellar and cometary chemistry. This is somewhat supported by the results of the analysis of the organics from the comet samples returned by the Stardust mission but the minerals also indicated a surprising contribution from high temperature chemistry in the solar nebula.

Зерттеу

Жұлдызаралық және жұлдыздардың айналасындағы молекулалардың қалыптасуы мен өзара әрекеттесу жолдары зерттелуде, мысалы, жұлдызаралық бөлшектердегі синтез жолдары үшін тривиальды емес кванттық механикалық құбылыстарды ескеру арқылы. Бұл зерттеулер Күн жүйесі қалыптасқан кезде молекулалық бұлтта болған молекулалар жиынтығын түсінуге маңызды үлес қоруы мүмкін, бұл кометалар мен астероидтардың бай көміртегі химиясына, демек метеориттер мен Жерге күн сайын тонналап түсетін жұлдызаралық шаң бөлшектеріне әсер етеді. Жұлдызаралық және планетаралық кеңістіктің сиректігі кейбір ерекше химиялық процестерге алып келеді, себебі симметрия бойынша тыйым салынған реакциялар ең ұзақ уақыт аралығында ғана жүзеге асуы мүмкін. Осы себепті Жерде тұрақсыз молекулалар мен молекулалық иондар ғарышта кең таралған болуы мүмкін, мысалы, H3+ ионы. Астрохимия жұлдыздарда жүретін ядролық реакцияларды сипаттауда, сондай-ақ жұлдыздың ішкі құрылымын зерттеуде астрофизикамен және ядролық физикамен байланысты. Егер жұлдыздың конвективті қабығы қалыптасса, ядролық синтез өнімдері бетке көтеріліп, сумен тазарту процестері жүруі мүмкін. Егер жұлдыз айтарлықтай масса жоғалтса, шығарылған материалда айналу және тербеліс спектрлік ауысуларын радио және инфрақызыл телескоптармен байқауға болатын молекулалар болуы мүмкін. Мұның қызықты мысалы – силикат және су мұзынан тұратын қабықшасы бар көміртек жұлдыздары. Молекулалық спектроскопия осы жұлдыздардың бастапқы құрамындағы оттегінің көміртекке қарағанда көп болуынан, көміртек жұлдызы фазасына өтуіне мүмкіндік береді, онда гелийдің синтезінен пайда болған көміртек терең конвекция арқылы бетке шығарылып, жұлдыздық желдің молекулалық құрамын күрт өзгертеді. 2011 жылдың қазан айында ғалымдар ғарыштық шаңның құрамында аралас хош иісті-алифалық құрылымды аморфты органикалық заттардан тұратын органикалық заттар бар екенін және оларды жұлдыздар табиғи және жылдам түрде жасай алатынын хабарлады. 2012 жылдың 29 тамызында Копенгаген университетінің астрономдары алыс жұлдыз жүйесінде гликоальдегид деген қант молекуласын тапқандарын мәлімдеді. Молекула Жерден 400 жарық жылы қашықтықта орналасқан протожұлдыздық жұп IRAS 16293 2422 айналасында табылды. Гликоальдегид рибонуклеин қышқылын (РНК) құру үшін қажет, ол ДНК сияқты функцияларды атқарады. Бұл жаңалық планеталардың пайда болуына дейін жұлдыздық жүйелерде күрделі органикалық молекулалар пайда болуы мүмкін екенін және олардың жас планеталардың қалыптасу кезеңінде пайда болатынын көрсетеді. 2012 жылдың қыркүйегінде НАСА ғалымдары жұлдызаралық ортаның (ЖЖО) жағдайларына ұшыраған полициклді хош иісті көмірсутектердің (ПАҚ) сутектілік, оттектілік және гидроксилдеу арқылы күрделі органикалық заттарға айналатынын және бұл "аминқышқылдар мен нуклеотидтерге, тиісінше ақуыздар мен ДНК құрамына қажетті шикізаттарға" қадам екенін хабарлады. Бұдан әрі, осы трансформациялардың нәтижесінде ПАҚ өздерінің спектроскопиялық белгісін жоғалтады, бұл "жұлдызаралық мұз бөлшектерінде, әсіресе суық, тығыз бұлттардың сыртқы аймақтарында немесе протопланеталық дискілердің жоғарғы молекулалық қабаттарында ПАҚ-ты анықтаудың болмауының" себебі болуы мүмкін. ғаламдағы полициклді хош иісті көмірсутектерді (ПАҚ) іздеуге арналған. Ғалымдардың пікірінше, ғаламдағы көміртектің 20%-дан астамы ПАҚ-тармен байланысты болуы мүмкін, бұл өмірдің пайда болуына қажетті бастапқы материалдар. ПАҚ-тар Ұлы жарылыстан кейін көп ұзамай пайда болған сияқты, олар бүкіл ғаламда кеңінен таралған және жаңа жұлдыздар мен экзопланеталармен байланысты. 2014 жылдың 11 тамызында астрономдар алғаш рет Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) арқылы C/2012 F6 (Lemmon) және C/2012 S1 (ISON) кометаларының комаларындағы HCN, HNC, H2CO және шаңның таралуын егжей-тегжейлі көрсеткен зерттеулерді жариялады. Ғаламдағы химиялық элементтер мен молекулалардың пайда болуын зерттеу үшін профессор М.Ю. Доломатов ықтималдық теориясының, математикалық және физикалық статистиканың және тепе-теңдік термодинамикасының әдістерін қолдана отырып, термодинамикалық потенциалдар бойынша жұлдызаралық ортада молекулалардың құрамы таралуының математикалық моделін жасады. Бұл модельдің негізінде жұлдызаралық ортадағы өмірге байланысты молекулалар, аминқышқылдар және азотты негіздердің қорлары бағаланды. Мұнай көмірсутектерінің қалыптасу мүмкіндігі көрсетілді. Бұл есептеулер Соколов пен Хойлдің ғарышта мұнай көмірсутектерінің қалыптасу мүмкіндігі туралы гипотезаларын растайды. Нәтижелер астрофизикалық бақылаулар мен ғарыш зерттеулерінің деректерімен расталды. 2015 жылдың шілдесінде ғалымдар Philae қондырғысы 67/P кометасының бетіне алғаш рет қонған кезде COSAC және Ptolemy құралдарының өлшемдері он алты органикалық қосылысты анықтағанын, олардың төртеуі бұрын кометада көрілмегенін, оның ішінде ацетамид, ацетон, метил изоцианат және пропиональдегид кіретінін хабарлады. 2023 жылдың желтоқсанында астрономдар Сатурн планетасының серігі Энцеладтың газ шығаруларында сутек цианидін тапқандарын хабарлады, бұл бізге таныс өмір үшін қажетті химиялық элемент болуы мүмкін, сондай-ақ басқа органикалық молекулалар да табылды, олардың кейбіреулері әлі толық зерттелмеген. Зерттеушілердің пікірінше, "осы [жаңадан ашылған] қосылыстар қазіргі микробиалды қоғамдастықты қолдауы немесе өмірдің пайда болуына әкелетін күрделі органикалық синтезді қозғауы мүмкін".

Research is progressing on the way in which interstellar and circumstellar molecules form and interact, e. g. by including non trivial quantum mechanical phenomena for synthesis pathways on interstellar particles. This research could have a profound impact on our understanding of the suite of molecules that were present in the molecular cloud when our solar system formed, which contributed to the rich carbon chemistry of comets and asteroids and hence the meteorites and interstellar dust particles which fall to the Earth by the ton every day. The sparseness of interstellar and interplanetary space results in some unusual chemistry, since symmetry forbidden reactions cannot occur except on the longest of timescales. For this reason, molecules and molecular ions which are unstable on Earth can be highly
abundant in space, for example the H3+ ion. Astrochemistry overlaps with astrophysics and nuclear physics in characterizing the nuclear reactions which occur in stars, as well as the structure of stellar interiors. If a star develops a largely convective envelope, dredge up events can occur, bringing the products of nuclear burning to the surface. If the star is experiencing significant mass loss, the expelled material may contain molecules whose rotational and vibrational spectral transitions can be observed with radio and infrared telescopes. An interesting example of this is the set of carbon stars with silicate and water ice outer envelopes. Molecular spectroscopy allows us to see these stars transitioning from an original composition in which oxygen was more abundant than carbon, to a carbon star phase where the carbon produced by helium burning is brought to the surface by deep convection, and dramatically changes the molecular content of the stellar wind. In October 2011, scientists reported that cosmic dust contains organic matter ("amorphous organic solids with a mixed aromatic aliphatic structure") that could be created naturally, and rapidly, by stars. On August 29, 2012, and in a world first, astronomers at Copenhagen University reported the detection of a specific sugar molecule, glycolaldehyde, in a distant star system. The molecule was found around the protostellar binary IRAS 16293 2422, which is located 400 light years from Earth. Glycolaldehyde is needed to form ribonucleic acid, or RNA, which is similar in function to DNA. This finding suggests that complex organic molecules may form in stellar systems prior to the formation of planets, eventually arriving on young planets early in their formation. In September, 2012, NASA scientists reported that polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), subjected to interstellar medium (ISM) conditions, are transformed, through hydrogenation, oxygenation and hydroxylation, to more complex organics – "a step along the path toward amino acids and nucleotides, the raw materials of proteins and DNA, respectively". Further, as a result of these transformations, the PAHs lose their spectroscopic signature which could be one of the reasons "for the lack of PAH detection in interstellar ice grains, particularly the outer regions of cold, dense clouds or the upper molecular layers of protoplanetary disks." for tracking polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in the universe. According to scientists, more than 20% of the carbon in the universe may be associated with PAHs, possible starting materials for the formation of life. PAHs seem to have been formed shortly after the Big Bang, are widespread throughout the universe, and are associated with new stars and exoplanets. On August 11, 2014, astronomers released studies, using the Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) for the first time, that detailed the distribution of HCN, HNC, H2CO, and dust inside the comae of comets C/2012 F6 (Lemmon) and C/2012 S1 (ISON). For the study of the recourses of chemical elements and molecules in the universe is developed the mathematical model of the molecules composition distribution in the interstellar environment on thermodynamic potentials by professor M. Yu. Dolomatov using methods of the probability theory, the mathematical and physical statistics and the equilibrium thermodynamics. Based on this model are estimated the resources of life related molecules, amino acids and the nitrogenous bases in the interstellar medium. The possibility of the oil hydrocarbons molecules formation is shown. The given calculations confirm Sokolov's and Hoyl's hypotheses about the possibility of the oil hydrocarbons formation in Space. Results are confirmed by data of astrophysical supervision and space researches. In July 2015, scientists reported that upon the first touchdown of the Philae lander on comet 67/P surface, measurements by the COSAC and Ptolemy instruments revealed sixteen organic compounds, four of which were seen for the first time on a comet, including acetamide, acetone, methyl isocyanate and propionaldehyde. In December 2023, astronomers reported the first time discovery, in the plumes of Enceladus, moon of the planet Saturn, of hydrogen cyanide, a possible chemical essential for life as we know it, as well as other organic molecules, some of which are yet to be better identified and understood. According to the researchers, "these [newly discovered] compounds could potentially support extant microbial communities or drive complex organic synthesis leading to the origin of life."