Спроси профессора о науке, химии и вообще...

Раскроет ли астрохимия тайну жизни?

Астрохимия изучает химические реакции между атомами, молекулами и зернами пыли в межзвездной среде, включая фазы образования звезд и планет. Приставка «астро» не означает, что речь идёт о неземной химии. Она лишь подчёркивает, что при исследовании межзвёздных химических реакций приходится сталкиваться с условиями, которые не встречаются на Земле.

Начнем с химического элемента гелий. Его открыли сначала в короне Солнца с помощью спектрального анализа. В 1868 г. французский астроном П. Жансен наблюдал в Индии полное солнечное затмение и исследовал хромосферу солнца с помощью спектрографа. Он обнаружил в спектре солнца яркую желтую линию, которая не совпадала с желтой линией натрия. Одновременно с ним эту же линию в спектре солнца увидел английский астроном Д. Локьер, который понял, что она принадлежит неизвестному элементу. Д. Локьер решил назвать новый элемент гелием (от греч. Helios – солнце). Затем новая желтая линия была обнаружена другими исследователями в спектрах «земных» веществ. Так, в 1881 г. итальянец Пальмиери обнаружил ее при исследовании пробы газа, отобранного в кратере Везувия.

Откуда гелий появляется в звездах? По одной из реакций термоядерного синтеза: 2H + 3H → 4He + n + 17,6 МэВ

Синтез гелия можно считать началом всех реакций в природе, первопричиной жизни, света, тепла и метеорологических явлений на Земле.

Рождение химических элементов – функция звезд. До железа включительно они рождаются в термоядерных процессах синтеза ядер в недрах бесчисленных солнц. Начиная с кобальта и далее, элементы создаются при взрывах сверхновых звезд через нейтроноизбыточные ядра с последующей серией бета-распадов. К настоящему времени в спектрах Солнца и других небесных объектов найдены линии 72 химических элементов.

Появление радиотелескопов позволило обнаружить в межзвёздном пространстве примерно полторы сотни видов молекул – от двухатомных до 13-атомных. Радиоастрономы показали, что огромные темные межзвездные облака содержат сложные молекулы (метанол, оксид углерода, формальдегид, этанол, синильную кислоту, муравьиную кислоту и др.). Молекулярная радиоастрономия позволила идентифицировать все эти молекулы по их вращательным спектрам в микроволновой области. Молекулы играют важную роль в коллапсе межзвездных облаков, приводящем к образованию звезд. В результате гравитационного притяжения межзвездные облака сжимаются и нагреваются, а выделяющаяся при этом энергия испускается за счет вращательных переходов (главным образом молекул оксида углерода). Этот процесс вызывает дальнейший коллапс облака, приводящий в конечном итоге к таким давлениям и температурам, при которых формируются новые звезды и планеты. Можно сказать, что само существование Земли является результатом астрохимических процессов.

Главный вопрос, стоящий перед астрохимией: насколько далеко может заходить синтез сложных молекул в молекулярных облаках. Ответ на него имеет прямое отношение к проблеме происхождения жизни на Земле. Возможно, что придумывать механизмы синтеза сложных предорганических соединений на Земле не нужно, поскольку они присутствовали в нашей планетной системе изначально.