|
Потенциальные признаки жизни на далеких планетах
|
|
|
|
Астрономы могут использовать телескопы для обнаружения определенных молекул в атмосферах соседних планет, в туманностях — облаках межзвездной пыли и газа — на расстоянии сотен или тысяч световых лет от нас или в галактиках за пределами Млечного Пути.
|
|
|
|
На данный момент астрономы обнаружили более 350 молекул в пространствах между звездами и вокруг них всего за сто лет — о первой такой молекуле было сообщено в 1937 году. Каждый год космическая химическая база пополняется от нескольких до пары десятков новых находок. Многие из этих молекул являются предшественниками биомолекул, а это означает, что они могут дать подсказки о происхождении жизни в других частях космоса.
|
|
|
|
Как астрохимик, я занимаюсь исследованиями химических веществ, обнаруженных в космосе, особенно в отдаленных космических облаках, где зарождаются молодые звезды. Несмотря на это, точные наблюдения, полученные с помощью этих телескопов, не перестают меня удивлять.
|
|
|
|
Учитывая продолжающийся бум данных астрохимической переписи, есть много поводов для волнения. Однако иногда это волнение может быть преждевременным. Поиск молекул в местах, которые люди, скорее всего, никогда не посетят, — задача не из простых, поэтому проверка, а иногда и корректировка этих наблюдений - непрерывный процесс, особенно для молекул, сигналы которых не столь сильны.
|
|
"Наблюдение" за молекулами в космосе
|
|
|
|
|
|
|
Астрономы не могут посещать соседние планеты, не говоря уже о далеких областях звездообразования. Итак, как они видят то, что находится снаружи?
|
|
|
|
Астрономы наблюдают за космосом с помощью телескопов, которые собирают электромагнитную энергию всех длин волн. Для астрохимических исследований обычно используются радиотелескопы. Эти приборы, похожие на спутниковые тарелки, используются для "наблюдения" радиоволн, длина волны которых намного больше, чем может воспринимать человеческий глаз.
|
|
|
|
Когда молекулы свободно перемещаются в пространстве в виде газов, они вращаются, и это движение высвобождает энергию в виде фотонов, или электромагнитных частиц. Для разных типов вращения требуются разные уровни энергии. Каждый фотон передает эту энергию в телескоп, который регистрирует его сигнал. Чем больше фотонов данной энергии, тем сильнее этот сигнал.
|
|
|
|
Если радиотелескоп зафиксирует все ожидаемые сигналы для данной молекулы — ее спектр, — то астрономы могут с уверенностью сказать, что они обнаружили эту молекулу.
|
|
|
|
Инфракрасные телескопы, такие как космический телескоп Джеймса Уэбба, или телескопы, обнаруживающие видимый свет, такие как космический телескоп Хаббла, также могут быть использованы для астрохимии. Однако оба вида телескопов улавливают химические сигналы, которые зачастую труднее отличить друг от друга.
|
|
|
|
За каждым открытием новой молекулы в космосе стоят месяцы или даже годы работы по получению "отпечатков пальцев" химического вещества, или его спектра.
|
|
|
|
Я провел около года, занимаясь подобной работой в Кельнском университете в Германии в качестве научного сотрудника программы Фулбрайта. Там я использовал компьютерные модели интересных с астрофизической точки зрения химических веществ, чтобы предсказать, как будут выглядеть их спектры.
|
|
|
|
В лаборатории я поместил химические вещества в стеклянную пробирку, помещенную в вакуум, чтобы имитировать условия в космосе. Используя чувствительные приборы, я записал то, что увидел бы радиотелескоп, если бы он смотрел только на эту молекулу.
|
|
|
|
Астрономы уже обнаружили некоторые из этих молекул в космосе, и мы с моими коллегами пересматривали их, но мы также изучали молекулы, которые, как мы предполагали, могут существовать где-то в космосе.
|
|
|
|
Я работал с командой ученых, корректируя вводимые компьютером данные снова и снова, пока смоделированные спектры не соответствовали экспериментальным данным. Когда смоделированные спектры соответствовали экспериментам, это означало, что смоделированные спектры надежно моделировали то, как выглядит отпечаток молекулы в космосе. Надежные модельные спектры позволяют астрономам обнаруживать химические особенности на частотах, выходящих за рамки того, что они могут измерить в лаборатории.
|
|
|
|
Хотя мой вклад в работу кельнской команды не привел к открытию новой молекулы в космосе, я по достоинству оценил работу, проделанную за кулисами процесса открытия молекул. Лабораторные измерения проводятся с особой тщательностью, чтобы астрономы могли быть уверены в своих результатах.
|
|
Когда результаты обнаружения становятся мутными
|
|
|
|
Даже с помощью мощных радиотелескопов и тщательных экспериментов некоторые объекты обнаруживаются не так четко, как хотелось бы астрономам. Иногда сигналы слишком слабы, и астрономы не могут быть полностью уверены в том, что они представляют те молекулы, о которых они думают. В других случаях происходит скопление слишком большого количества молекулярных сигналов, в результате чего различные сигналы смешиваются.
|
|
|
|
Ученые обнаружили молекулы, имеющие отношение к биологическим процессам на Земле, в кометах и атмосферах других планет. Эти открытия впечатляют, но большинство ученых проявляют осторожность и не делают поспешных выводов, поскольку эти молекулы, как правило, могут существовать вне живых организмов.
|
|
|
|
Однако иногда волнение затмевает осторожность и приводит к преждевременным выводам.
|
|
|
|
Ученые часто приходят в восторг, когда обнаруживают новые молекулы, особенно биологически значимые, и хотят поделиться своими открытиями со всем миром. Некоторые исследователи также обеспокоены тем, что первыми публикуют новые результаты, особенно потому, что многие данные, полученные с помощью телескопов, становятся общедоступными после непродолжительного периода их использования.
|
|
|
|
Возможно, одним из самых захватывающих открытий в астрохимии стало обнаружение глицина в межзвездном пространстве более 20 лет назад. Глицин - это простейшая аминокислота, молекула, необходимая для жизни в том виде, в каком мы ее знаем. Обнаружение этой молекулы в туманности изменило бы представления ученых об эволюции компонентов жизни.
|
|
|
|
Последующие исследования показали, что в первоначальном отчете о глицине отсутствовали ключевые сигналы. В результате астрохимики в настоящее время в целом сходятся во мнении, что глицин не был обнаружен в звездообразующих туманностях.
|
|
|
|
Совсем недавно было изучено еще одно молекулярное открытие: возможность обнаружения фосфина в атмосфере Венеры. В отличие от глицина, ученые пока не пришли к единому мнению о том, действительно ли фосфин, который связан с некоторыми биологическими процессами на Земле, присутствует на Венере.
|
|
|
|
Первоначальные сообщения о наличии фосфина на Венере вызвали разговоры о биосигналах и свидетельствах потенциальной жизни на гораздо более горячей планете-сестре Земли. Однако последующие исследования, проведенные другими учеными, не смогли подтвердить первоначальные результаты.
|
|
|
|
В течение последних пяти лет ученые продолжали попытки подтвердить или окончательно опровергнуть существование венерианского фосфина.
|
|
Проверка утверждений
|
|
|
|
Когда вы читаете об открытии новых молекул в межзвездном пространстве или на других планетах, как вы можете быть уверены в том, о чем вы читаете? Важно следить за яркими заголовками, в которых утверждается, что признаки жизни были обнаружены где-то еще во Вселенной. Молекулярные открытия, основанные на обнаружении только одного или двух сигналов, как правило, менее надежны, чем те, которые основаны на пяти или более сигналах.
|
|
|
|
Что касается открытий, которые дают намеки на существование жизни в других мирах, то другие ученые почти наверняка попытаются воспроизвести их результаты. Если вы подождете несколько месяцев, пока утихнут первоначальные фанфары, вы можете выполнить поиск в Интернете, чтобы узнать, какие новые результаты подтверждают — или опровергают — первоначальное утверждение.
|
|
|
|
Источник
|
