В тёмных межзвёздных облаках, где рождаются новые звёзды, химия начинается с крошечной частицы — иона триводорода (H₃⁺). Он сталкивается с другими атомами и запускает каскад реакций, которые строят всё более сложные молекулы. Долгое время считалось, что главная реакция его рождения — столкновение H₂⁺ с H₂ — происходит только в газовой фазе. Может ли она идти прямо на поверхности космических пылинок, никто не проверял.
Группа исследователей взяла наночастицы кремнезёма, покрытые водой, и обстреляла их мощными рентгеновскими импульсами с энергией 1,88 кэВ. При этом они использовали три метода одновременно: визуализацию скоростей ионов, времяпролётную спектроскопию электронов и дифракционную съёмку отдельных частиц. Благодаря этому химию удалось увидеть на каждой песчинке в отдельности. Оказалось, что рентгеновский импульс создаёт на поверхности электрическое поле чудовищной силы — порядка вольта на нанометр. Для сравнения: если бы такое поле действовало на расстоянии в миллиметр, разность потенциалов составила бы миллион вольт.
С помощью квантовых расчётов учёные проследили весь путь переноса заряда. Механизм оказался удивительно знакомым: он в точности повторяет изгиб энергетических зон в полупроводниковых фотоэлектродах. Так космическая химия на пылинках и земной катализ на поверхностях сошлись в одной картине. Теперь ясно, что поле у поверхности — универсальный дирижёр, управляющий рождением первых молекул как в межзвёздной среде, так и в наших лабораториях.
Ион H₃⁺ — самая распространённая молекулярная частица во Вселенной после H₂, но на Земле в естественных условиях он почти не встречается из-за высокой реактивности.
В романе Карла Сагана «Контакт» инопланетный сигнал начинается с простых чисел, но в реальности первым «приветом» от далёких миров могут быть именно спектральные линии H₃⁺ в атмосферах экзопланет.