Юный техник, 2009 № 08 - Журнал «Юный техник»

Конечно, на самом деле никто туда не летал, не принюхивался и на вкус ничего не пробовал. Просто астрономы изучали спектры излучения веществ, присутствующих в регионе Sgr В2, известном под названием Большая колыбель молекул (Large Molecule Heimat).

«Колыбель» эта представляет собой плотное сгущение горячего газа, окружающее молодую, совсем недавно, по космическим меркам, сформировавшуюся звезду. Большая часть из обнаруженных астрономами органических молекул образовалась именно здесь.

Таким образом, с помощью 30-метрового телескопа из Института миллиметровой радиоастрономии ученые обнаружили в облаке два особых соединения. Одно из них со сложным названием этилформиат, как ученым известно по земному опыту, и придает малине ее вкус. Второе вещество — n-пропилцианид — «отвечает» за характерный запах рома. Химическая формула этилформиата — С2Н5ОСНО, а n-пропил цианида — C3H7CN.

К сказанному можно добавить, что этилформиат и n-пропилцианид далеко не первые органические соединения, найденные в космическом пространстве. Интерес же к органике возник вот откуда. Ученые давно уже спорят, как возникла жизнь на нашей планете. Одни полагают, что первые органические соединения были синтезированы непосредственно на Земле в теплой воде первичного океана под воздействием разрядов молний. Другие считают, что в качестве своеобразных химических реакторов выступали вулканы. Ну, а третьи утверждают, что органические соединения попали на Землю уже в готовом виде на борту природных «космолетов» — астероидов и комет.

И вот ныне сторонники панспермии — теории распространения во Вселенной жизни посредством космических «агентов» — получили существенное подтверждение своей правоты. Пока ведь никому не удалось убедительно показать на практике, что в природных земных условиях неорганическое соединение может превратиться в органическое. А вот органику в космосе уже обнаружили. Находят споры микробов или органические соединения и внутри упавших на Землю метеоритов.

Причем космические «пассажиры», как полагают, путешествуют внутри комет и астероидов даже от галактики к галактике. «Небесные странники» не только выполняют транспортную функцию, но также защищают своих «пассажиров» от агрессивных внешних воздействий, например, жесткого космического излучения.

В 1969 году ученые получили убедительные доказательства правомерности этой теории. Анализ изотопного состава углерода в органических соединениях, найденных на метеорите Мурчисон, показал, что эти вещества образовались за пределами нашей планеты.

Метеорит принес на Землю урацил и ксантин. Если бы астероид упал не в XX веке, а на несколько миллиардов лет раньше, то история жизни на Земле могла бы начаться с этого момента. Урацил и ксантин являются веществами-предшественниками, из которых образуются молекулы ДНК и РНК. А в этих молекулах, как известно, записана генетическая информация обо всех организмах, населяющих нашу планету.

Этилформиат и n-пропилцианид пополнили список потенциальных «прародителей жизни». Правда, они не являются предшественниками нуклеиновых кислот или белков, но их обнаружение доказывает, что космос может служить источником сложных органических веществ. И даже если ни одно из них никогда не попадало на Землю, это знание само по себе очень важно для понимания законов развития Вселенной.

Простые соединения излучают на одной характерной частоте. Чем больше различных атомов входит в состав вещества, тем больше линий появляется в спектре его излучения. При этом «разглядеть» каждую отдельную линию становится все сложнее. В случае богатых химическими соединениями источников, каким является Sgr В2, астрономам еще необходимо вычленить линии, соответствующие тем или иным индивидуальным веществам, из общего спектра звездного излучения. Этилформиату и n-пропилцианиду соответствуют 36 спектральных линий, а всего телескоп выявил в Большой колыбели молекул 3700 линий.

Астрономам также удалось обнаружить в космосе и более сложные молекулы. В 2004 году исследователи из Университета Толедо в Огайо, изучавшие туманность Красный Прямоугольник, нашли в ней молекулы антрацена и пирена. Эти соединения представляют собой циклические углеводороды и содержат 24 и 26 атомов соответственно.

Но каким образом во Вселенной образуются органические молекулы? Расстояния между небесными телами огромны, и в первом приближении космос представляет собой пустое пространство. Лишь в отдельных его участках наблюдается некоторое увеличение плотности материи. Например, в газопылевых облаках, из которых рождаются звезды. Молекулы газа в таких «населенных пунктах» расположены достаточно близко для того, чтобы сталкиваться друг с другом. Кроме того, молекулы могут оседать на частицах пыли и реагировать в «спокойной обстановке».

Компьютерное изображение этилформиата (вверху) и n-пропилцианида (внизу).

Впервые мысль о возможности образования органических соединений при столкновении космических частиц, двигающихся с очень высокими скоростями, была высказана несколько лет назад российскими учеными, работавшими под руководством Георгия Манагадзе из Института космических исследований РАН.

Прежде всего, таким путем в космическом пространстве образуются простейшие молекулы, например, метанол или формальдегид. Для синтеза сложных веществ необходим более изощренный технологический процесс.

Компьютерные модели показывают, что небольшие молекулы выступают в качестве строительных блоков для создания более крупных соединений. По мнению ученых, этилформиат и n-пропилцианид образовались именно таким путем.

Итак, получается, что в космическом пространстве вполне могут образоваться пахучие вещества. Но вот «унюхать» непосредственно этот запах ни человек, ни иное земное существо в безвоздушном пространстве не смогут. Да и распробовать Вселенную на вкус тоже никому не удастся.

СУМАСШЕДШИЕ МЫСЛИ

Вселенная из одного электрона?

Помните: чтобы быть верной, идея должна быть совсем уж сумасшедшей? Видимо, этой мыслью и руководствовался известный американский теоретик Ричард Фейнман, разрабатывая вот какую теорию…

В начале XX века английский теоретик Джеймс Максвелл составил систему уравнений, позволившую описать поведение электромагнитного излучения. При этом неожиданно выяснилась одна деталь. Решение максвелловых уравнений для света дает не один, а два ответа. Один из них описывает «запаздывающую» волну, которая представляет собой обычное движение света из одной точки в другую. А вот второй — некую «опережающую» волну, которая, по идее, физически представляет собой луч света, уходящий назад во времени.

В течение сотни лет «опережающее» решение попросту отбрасывалось как не имеющее практической ценности, в то время как «нормальное» решение достаточно точно предсказывало поведение радиоволн всех диапазонов. А вот физикам-теоретикам опережающая волна все эти годы не дает спокойно спать. Уравнения Максвелла — один из столпов современной науки, поэтому к любому их решению следует отнестись очень серьезно, рассуждали ученые.

Интерес к опережающим волнам проявили и мистики; появились даже рассуждения о том, что эти волны могут нести послания из будущего. Конечно, опережающие волны не позволят нам лично посещать прошлое — это все же не машина времени, — зато, как считают не- которые исследователи, помогут организовать отправку в прошлое сообщений с предупреждениями о ключевых событиях, которые еще не произошли.

Так это или не так, решил выяснить американский теоретик Ричард Фейнман, которого всегда занимала идея вернуться в прошлое. И вот, анализируя работы английского теоретика Поля Дирака, согласно которым получалось, что у электрона обязательно должен быть брат-близнец, имеющий положительный заряд, Фейнман обнаружил нечто странное. Если изменить направление времени в уравнении Дирака на обратное и одновременно изменить знак заряда электрона, то вид уравнения остается прежним.

Другими словами, у Фейнмана получилось, что электрон, движущийся назад во времени, — это то же самое, что позитрон, который движется во времени вперед! Опять-таки, с точки зрения здравого смысла, такое математическое упражнение не имеет физического обоснования. И будь на месте Фейнмана кто-либо другой, он, вполне возможно, выбросил бы это решение в мусорную корзину. Но Ричард, будучи человеком, который всегда любил разного рода чудачества и загадки, решил пойти на поводу собственного любопытства.

Продолжая копаться в этом загадочном решении, Фейнман заметил нечто еще более странное. Обычно если электрон и позитрон сталкиваются, они оба аннигилируют с одновременным выделением гамма-кванта энергии.