Коллектив Авторов - Цифровой журнал «Компьютерра» № 164

Опубликовано14 марта 2013

Около года назад я написал колонкуо межзвёздной органике, предполагая в скором времени продолжить её колонкой об органике в наших непосредственных окрестностях. Но получилось так, что руки до продолжения у меня дошли только сейчас, да и то по необходимости — 14 марта я читаю лекцию в Мемориальном музее космонавтики на близкую тему, так что хочешь не хочешь, а освежай в памяти то, что знал и чего не знал.

Итак, я уже в нескольких колонках написал о том, что органические молекулы без проблем синтезируются в межзвёздной среде, причём в больших количествах, связывая существенную долю вообще всех доступных атомов углерода. В межзвёздном и околозвёздном газе уверенно идентифицируются молекулы, содержащие до 11 атомов углерода (HC 11N). Существование более сложных макромолекул, типа полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) или фуллеренов, также не вызывает сомнений, хотя в случае ПАУ идентифицировать конкретные соединения пока не удаётся.

Эти открытия служат поводом для сдержанного оптимизма в отношении распространённости жизни: органики во Вселенной не просто много; это, оказывается, вообще один из основных резервуаров незвёздного вещества. Однако известные нам формы жизни существуют не в межзвёздной среде, а на планете. И наличие связи между межзвёздной органикой и планетной органикой, вообще говоря, неочевидно.

Пытаться обнаружить эту связь можно двумя способами. Первый состоит в исследовании молекулярного состава протопланетных дисков (ППД), благо таких дисков известно сейчас немало. Со стороны наблюдений успехи пока весьма скромные. До недавнего времени самой сложной органической молекулой, обнаруженной в протопланетных дисках, был формальдегид (H 2CO). Правда, в последнее время лёд (в смысле, межпланетный газ) тронулся: в прошлом году в трёх дисках был обнаруженцианоацетилен (HC 3N), а в этом году опубликованырезультаты наблюдений циклопропинилидена (c-C 3H 2, так это, кажется, должно называться). Есть надежда, даже уверенность, что радиотелескоп ALMA позволит обнаружить в ППД и более сложные молекулы.

Однако это будут молекулы по «межзвёздную» сторону космической органики: если условия для синтеза сложных молекул существуют в холодных и относительно разреженных молекулярных облаках, то уж тем более они реализуются на периферии ППД (из-за ограниченного углового разрешения большинство наблюдений относится именно к этой области) — там и вещество плотнее, и температура выше. Ближе к звезде ситуация усложняется: температура во внутреннем диске достигает сотен и даже тысяч градусов, плюс ультрафиолетовое излучение, плюс рентген… Что происходит с органикой, которая в процессе аккреции постепенно перемещается с холодной окраины ППД в горячий центр, туда, где образуются планеты? Удаётся ли ей уцелеть, или миллионы лет дозвёздного органического синтеза проходят впустую и на планетах сложная химия должна начинаться заново?

Приблизиться к ответу на эти вопросы позволяет второй способ: исследование органического материала в Солнечной системе. Правда, со времени её образования прошёл уже изрядный срок, но часть протопланетного вещества законсервировалась в эпоху образования планет и теперь время от времени попадает в земные лаборатории вместе с метеоритами.

Впервые факт наличия в метеоритах углерода был установлен французским химиком Луи Тенаром вскоре после того, как внеземная сущность метеоритов получила широкое признание. Тенар определил содержание углерода в метеорите, который упал 15 марта 1806 года (ровно 207 лет назад!) близ французского города Алес. Чуть дальше продвинулся шведский химик Йонс Берцелиус, в руки которого образец метеорита Алес попал через четверть века после его падения. Этот образец настолько не походил на известные в то время метеориты, что Берцелиус его едва не выкинул. Алес — первый найденный представитель углистых хондритов — состоял из глинистого вещества с большим количеством связанной воды, а ещё содержал в себе тёмную субстанцию, на 12 процентов по массе состоящую из углерода.

К середине 1860-х годов, когда методы химического анализа достаточно усовершенствовались, а в распоряжение химиков попало уже четыре углистых хондрита, усилиями Ф. Клеца, Ф. Вёлера, П. Бертло и других было установлено, что тёмный компонент углистых хондритов состоит из органических соединений. Меньшую их часть (20-30%) удавалось выделить из метеорита при помощи простых растворителей; остальные 70-80 процентов не растворялись практически ни в чём и получили название нерастворимого органического вещества. На большее тогдашние методы рассчитывать не позволяли, и исследование метеоритной органики остановилось до середины XX века.