Антон Васюнин: «Есть шансы найти жизнь даже на планетах Солнечной системы»

11:08, 5 октября 2021

Астрохимик рассказал о молекулах в космосе, экспериментах и работе ученого в Екатеринбурге

Антон Васюнин начал интересоваться наукой благодаря учителю математики. Фото: Itsmycity.ru / Арина Томашова.

It’s My City совместно с компанией «Брусника», которая тоже любит изобретать, запускает спецпроект об уральских ученых. В первом материале заведующий научной лабораторией астрохимических исследований УрФУ Антон Васюнин рассказал о сложной химии, которая может свидетельствовать о жизни за пределами Земли. Он показал экспериментальную установку, с помощью которой создаются космические условия, и описал процесс формирования зарплаты ученого.

«Научные поиски внеземной жизни ведутся с помощью химии»

— Астрохимики не ищут зеленых человечков, а исследуют химию в космосе, которая может приводить к образованию сложных молекул — потенциальных строительных кирпичиков, из которых могут складываться аминокислоты, сахара и белки. По сути, мы пытаемся понять, как в суровых условиях космоса образуются химические соединения, которые потом могут участвовать в появлении чего-то живого. Например, уже доказано, что глицин может производиться в полной темноте, без излучения звезд и при очень низких температурах. А эта аминокислота ― важный строительный материал для той жизни, которую мы знаем.

Помимо поиска внеземной жизни, астрохимики также изучают разные химические реакции в условиях космоса и проводят эксперименты, в которых эти условия воспроизводят на Земле.

Дело в том, что существует ряд молекул, которые хотя и образуются на нашей планете, но почти сразу из-за плотности атмосферы разрушаются. В космосе же атмосферы нет, а потому этим молекулам там ничто не мешает. Такие химические процессы, происходящие при очень низких температурах и практически в полном вакууме, в очень разреженной газопылевой смеси, совсем мало изучены. И очень интересны для профессиональных исследователей.

Исследование про глицин, о котором я уже говорил, проводилось совместными усилиями ученых из разных стран: там были специалисты из Великобритании, Нидерландов, Германии, США и России. В том числе и сотрудник нашей лаборатории Глеб Федосеев. Международная группа ученых занималась экспериментом больше года, они интерпретировали результаты, проводили внутренние дискуссии, потом ждали оценки нескольких рецензентов. Описание исследования можно прочесть в журнале Nature Astronomy.

До выхода статьи считалось, что глицин образуется только под воздействием космических лучей и ультрафиолетового излучения: ученые полагали, что нужна какая-то энергия, чтобы формировались органические молекулы. А исследование, о котором мы говорим, экспериментально подтвердило, что энергия необязательна. По сути, все это ― внутренняя дискуссия, понятная только специалистам. Но ее итогом стала гипотеза, что аминокислоты ― важнейшие кирпичики жизни ― могут появляться без звезд, а значит, могут быть более распространенными, чем раньше было принято думать.

Вакуум и −263°C: зачем создавать космические условия в лаборатории

— Исследование формирования глицина проходило на оборудовании Лейденского университета, которое имитирует космические условия. Последние шесть месяцев в нашей лаборатории УрФУ идет монтаж похожей, но более современной экспериментальной установки. С помощью этого механизма удастся проводить целые классы подобных экспериментов и исследовать образования многих других сложных веществ. С одной стороны, нам интересны и простые соединения, из которых состоит межзвездный лед: там и обычная вода, и диоксид углерода. С другой ― органические соединения, которые участвуют в химии, возможно, ведущей к возникновению жизни.

Ключевыми элементами нашей установки являются насосы, которые создают вакуум. Сделать плотность атомов на Земле равной плотности атомов в космосе ― непростая задача. Сначала превакуумные насосы снижают давление в тысячу раз, а потом турбомолекулярные насосы удаляют последние атомы газов. На то, чтобы выкачать все содержимое камеры объемом пять литров, уходит около трех суток. Нужную температуру внутри создадут с помощью криостата ― он охладит камеру до −263°C. В самой камере мы поместим подложку, поверхность которой схожа с той, что есть на космических пылинках. Считается, что именно на покрывающихся льдом частицах космической пыли происходят самые интересные химические реакции. А потом мы будем помещать внутрь специальные составы и смотреть с помощью другого оборудования, какие химические реакции там будут происходить.

«Я убежден, что внеземная жизнь существует»

— Возникновение жизни во Вселенной — это один из самых интересных, сложных и междисциплинарных вопросов в науке. Уже накоплено много фактов, которые постепенно складываются в непротиворечивую картину, но, конечно, с большим количеством пробелов.

Одной из главных загадок до сих пор считается процесс появления первой отдельной клетки. Неясно, как так вышло, что все важные химические элементы сформировали органеллы, собрались вместе, окружили себя защитной оболочкой и стали вместе работать. Но я уверен, судя по тому, как развивалась наука раньше, что однажды мы поймем и это.

Также я убежден, что внеземная жизнь существует. Как минимум, на простейшем уровне. Солнце ― заурядная звезда, Земля, по-видимому, обычная планета. Таких же только в нашей галактике миллионы, а подобных галактик во Вселенной ― миллиарды. Так что я не понимаю, с чего нам считать, что мы такие уникальные? Есть шансы найти жизнь даже на планетах Солнечной системы. Может быть, что-то найдут на Марсе. На Энцеладе (спутник Сатурна), скорее всего, есть целый океан под толщей льда. Другое дело ― высокоразвитые цивилизации. Возможно, что есть и они. Вопрос лишь в том, почему они молчат, а не фонят радиоизлучением своих телепередач во все стороны. Возможно, что такие цивилизации, как наша, живут не очень долго: пару десятков тысячелетий, что не очень большой срок для Вселенной, которой больше 13 млрд лет, потом такие цивилизации умирают и не пересекаются по времени с другими.