ПРОГНОЗ
Астрономы в затруднении: они знают, что в звездах и плотных облаках, где звезды зарождаются, присутствуют в изобилии химические «кирпичики» вещества — молекулы, атомы и ионы. Но что таится в более холодных и обширных межзвездных областях, где органические молекулы могут скитаться десятилетиями, а возможно, и столетиями, ни разу не встретив себе подобных и не вступив с ними в реакцию? Астрономы выдвигали разные гипотезы, предполагая, что здесь могут находиться самые разные объекты: от частиц пыли и отдельных молекул ДНК или вирусов до молекул целлюлозы, хлорофилла, а недавно было высказано предположение о существовании там же фуллеренов. Сейчас анализ отдельных спектроскопических данных, собранных более чем за 70 лет, позволяет подойти ближе к пониманию вещества, образующего данную диффузную межзвездную среду. Блуждающие в этих пространствах загадочные молекулы вполне способны оказаться совершенно новыми веществами. Но еще важнее то, что эти молекулы заключают в себе семена жизни, которая могла развиться из них не только на Земле, но и в других местах Вселенной.
Для исследования химического состава звезд и межзвездной среды ученые используют телескопы со спектрометрами, разлагая свет звезд на отдельные спектральные составляющие, и регистрируют интенсивность излучения на каждой длине волны. Полученная информация предстает в виде пиков или полос на определенных длинах волн, на которых атомы и молекулы, присутствующие в космическом пространстве, испускают или поглощают электромагнитное излучение. Фактически полосы в спектре представляют собой «подпись» или «отпечаток пальцев» определенного атома или молекулы. Чтобы установить, кто конкретно «населяет» изучаемые области, исследователи сравнивают интенсивность, ширину и положение этих полос с аналогичными характеристиками известных молекул.
Еще в 1919 году астрономы обратили внимание на присутствие серий необычайно широких полос поглощения в видимом и инфракрасном диапазонах, наложенных на эмиссионные спектры некоторых звезд. Эти провалы указывают на присутствие какого-то загадочного вещества, находящегося в диффузных облаках в межзвездном пространстве между заезд ой и наблюдателем. Особенности этого спектра, получившие название «диффузных межзвездных полос поглощения» (ДМПП), наиболее точно говорят о химическом составе диффузной межзвездной среды. Однако, несмотря на десятилетия усилий, пока не обнаружили ни одной такой полосы, которая соответствовала бы определенной молекуле.
Вместе с тем за последние 10 лет удалось добиться значительного прогресса: астрономы научились гораздо точнее отличать полосы поглощения, возникающие за счет диффузной межзвездной среды, от фонового «шума» молекул, входящих в состав звезд и земной атмосферы. Этот прогресс выразился также и в резком увеличении количества выявленных загадочных полос:
15 лет назад были известны лишь 35 ДМПП, а сейчас хорошо изучены ДМПП на различных длинах волн — от голубой части видимого спектра до ближнего ИК-диапазона.
Но каковы бы ни были эти молекулы, астрономы полагают, что они должны отличаться от молекул, встречающихся в космическом пространстве в силу крайней суровости условий диффузной межзвездной среды. Яркое излучение звезд, не задерживаемое космической пылью, должно постоянно бомбардировать молекулы фотонами ультрафиолетового излучения. Этого должно быть достаточно для расщепления простых молекул на атомы и другие составные части, а более крупные молекулы могут терять электроны и превращаться в ионы. Вполне вероятно, что диффузная межзвездная среда содержит ионы или свободные радикалы. Лет десять назад примерно половина всех астрономов, интересующихся данным вопросом, полагала, что ДМПП возникают благодаря твердым частичкам углерода. Сейчас большинство видит источник их возникновения в углеродосодержащих молекулах. Существуют свидетельства, позволяющие предположить, что ДМПП образованы большими молекулами, возможно, на углеродной основе, а не просто частицами пыли. Но с уверенностью можно сказать лишь одно: ДМПП возникают не из-за присутствия какой-то одной таинственной молекулы, как когда-то думали многие.
В 1987 году астрономы обнаружили, что интенсивность этих полос изменяется с углом зрения. Некоторые из полос при этом уменьшаются, а другие — синхронно увеличиваются. Ключи к загадке были недавно получены в лабораторных экспериментах. Химики создали крупные сложные молекулы, содержащие углерод, и изучили их спектры поглощения в условиях, напоминающих межзвездную среду: очень низкие температуры (всего на несколько градусов выше абсолютного нуля), интенсивное ультрафиолетовое излучение и сильное разрежение.
В полученных спектрах обнаружили аналоги пятнадцати диффузных межзвездных полос поглощения в видимой и ближней инфракрасной частях спектра. Итоговые данные позволят предположить, что значительная часть молекул в диффузной межзвездной среде может представлять собой ненасыщенные углеродные цепи, содержащие от 6 до 16 атомов углерода.
Были также получены убедительные доказательства существования ДМПП в ультрафиолетовой части спектра, которые наблюдались с помощью космического телескопа «Хаббл». Вместе с тем если теория углеродных цепочек будет доказана, то откуда могли взяться такие молекулы? Существует гипотеза, согласно которой цепочки могли образоваться из более простых углеродосодержащих молекул, существующих в плотных облаках, и механизм процесса сходен с имеющим место в скоплениях углеродных молекул под воздействием мощного дугового электрического разряда. Некоторые исследователи, однако, доказывают, что какие-то ДМПП вызываются более сложными углеродосодержащими молекулами, в которые входят кольцеобразные структуры. Наиболее подходящими кандидатами на эту роль представляются полиароматические углеводороды, достаточно широко распространенные на Земле. Хотя с момента появления этой гипотезы прошло 10 лет, лишь недавно спектроскопическими исследованиями были получены доказательства ее правильности.
Не исключаются и молекулы SynnepeHoa, поскольку их формирование в космосе вполне вероятно, особенно в горячих углеродосодержащих звездах, и, кроме того, они достаточно прочны, чтобы выдержать бомбардировку ультрафиолетом в диффузной межзвездной среде. Вполне возможно, что пока они еще просто не открыты.
Вместе с тем Адольф Витт, астрофизик из Толедского университета, заявил: «Не могу себе представить, чтобы диффузные межзвездные полосы поглощения создавались каким-то конкретным веществом, для которого можно написать молекулярную формулу; скорее это скопление преимущественно аморфных углеродов, и присутствие их трудно распознать в спектральных линиях». Диффузная межзвездная среда может содержать и смесь всех упоминающихся соединений: ненасыщенные углеродные цепи, полиароматические углеводороды, фуллерены, хлорин и другие порфирины наряду со скоплениями аморфных углеводородов. «Трудно сказать, какими окажутся эти молекулы, — предполагает Дж. Хербиг из Гавайского университета. — Это может быть что-то экзотическое, чего даже химики еще не знают».
Нил Барретт
МИЛЫЕ ДОМАШНИЕ ЗВЕРЮШКИ
Лампа вызова завыла и замигала кровавым пятном на стене. Я мгновенно проснулся. «Пожар», — мелькнуло у меня в голове. И, хотя я прекрасно знал, что в гостинице не случалось пожара уже восемьсот лет, чисто человеческая реакция взяла верх.
