Откуда берется жизнь: российские ученые выяснили, как образуются космические облака
Команда исследователей из нескольких российских институтов совершила выдающийся прорыв в астрофизике: впервые в ходе эксперимента не просто установлена роль плазмохимических процессов при образовании космических пылевых облаков, но и подтверждена возможность создания таких облаков в земных условиях. Тем самым получили импульс к развитию множество направлений науки — к примеру, изучение условий небиологического синтеза органики, заложившего фундамент для появления жизни.
Органика регулярно встречается в космосе в огромных туманностях или газопылевых облаках, из которых через несколько миллионов лет сформируются планеты. Но как, когда и в каких условиях состоялся качественный переход от простейших органических молекул к аминокислотам, белкам и, в конечном счете, полноценной жизни? Приблизить науку к ответу на данный вопрос постарались ученые из Института космических исследований РАН, Института общей физики им. А. М. Прохорова РАН, Института металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН, РУДН, МФТИ, Уральского федерального Университета и МИРЭА.
В земных лабораториях уже широко используются различные порошки, имитирующие космическую пыль — наряду с настоящим реголитом. Для создания туманности в миниатюре физики во главе с доцентом кафедры РУДН Валентином Борзосековым решили использовать оба типа исходного материала, а в качестве источника энергии — СВЧ-разряд.
Всего экспериментальных образцов было три: ильменитовый концентрат, измельченная до состояния порошка порода, взятая из метеорита Царев, а также классический искусственный аналог лунного грунта, известный как LMS-1D. Обычно подобные материалы обрабатываются при использовании мощного лазера. Но такому лучу неоткуда взяться в космосе — решили ученые, и прибегли к менее мощному, но более естественному сверхвысокочастотному электромагнитному излучению.
Через систему зеркал на пятно диаметром около 6 сантиметров был сфокусирован импульс с частотой 75 ГГц. У ученых не было уверенности, что при этом произойдет тот самый «пробой» порошковой среды, который приводит к почти моментальному превращению горстки породы в огромное (для лабораторных масштабов) плазменно-пылевое облако. Однако все прошло так, как и было задумано: мини-туманность взвилась в реакторе на высоту в полметра, то есть примерно также, как при использовании мощного лазера с сечением луча в 1-2 мм.
Во всех трех случаях повторился один и тот же сценарий: формирование и быстрое расширение плазменного облачка, затем активное излучение энергии (когда температура на пике может достигать нескольких тысяч градусов) и в конце — охлаждение. При этом метаморфозы произошли даже с частицами порошка: они стали заметно темнее и приобрели четкие, округлые формы.
Таким образом, в условиях, максимально приближенных к космическим, удалось воссоздать появление гигантских пылевых облаков, установив ту роль, которую в этом играют плазмохимические реакции. У ученых нет никаких сомнений в том, что процессы, происходящие внутри таких структур, могут приводить к образованию органики. Применение у данной технологии огромное: от сугубо теоретического изучения предпосылок к появлению жизни до тестирования стойкости солнечных панелей космических аппаратов.
