Метеориты. Космические камни, создавшие наш мир - Тим Грегори

Органика обнаружена и в атмосферах газовых гигантов: Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна, и на большинстве их многочисленных лун. Кроме Титана, органические соединения зарегистрированы на спутниках Сатурна Энцеладе и Япете. Три из гигантских лун Юпитера – Европа, Ганимед и Каллисто – тоже богаты органическими молекулами, как и огромный спутник Нептуна Тритон.

И этим дело не ограничивается. В 2015 году космический корабль NASA «Новые горизонты» после девятилетнего полета к внешним границам Солнечной системы прибыл в систему Плутона. Плутон, миниатюрная планета, находящаяся на расстоянии примерно пяти миллиардов километров от Солнца, состоит из камня и смеси льдов: аммиачного (NH3), метанового (CH4) и водяного. Космические лучи от Солнца, далеких звезд и других галактик поглощаются этими простыми молекулами, и в результате образуются сложные соединения на углеродной основе. Синтезированная таким образом органика покрывает замерзший ландшафт, создавая характерную цветную лоскутную картину поверхности Плутона.

Пронесясь мимо Плутона на скорости почти в пятнадцать километров в секунду, космический зонд «Новые горизонты» продолжал свой полет и, преодолев еще 1,5 миллиарда километров (расстояние примерно такое же, как от Солнца до Сатурна), повстречался с другим затерянным миром: астероидом 2014 MU69 Ультима Туле (в 2019-м переименованным в 486958 Аррокот). Эта малая планета стала самым далеким объектом, когда-либо достигавшимся людьми. «Новые горизонты» подлетел к нему под новый, 2019 год (прекрасный способ отметить новогодний праздник!) и в течение нескольких дней и недель передавал на Землю изображения этого мира размером с город.

Эти снимки прекрасны. На них перед нами предстает бугристый объект, по форме похожий на арахис. Он образовался в результате мягкого столкновения двух когда-то независимых тел, как и Плутон, состоящих из смеси камня и льда. Одна из самых поразительных особенностей планеты Ультима Туле – ее цвет, темно-красный, как и некоторые «заплатки» на Плутоне. Практически вся ее поверхность покрыта слоем органического вещества, будто патокой. Но за почти семь миллиардов километров от Солнца эта органика смерзлась и затвердела; мне кажется, под ногами она хрустела бы, как твердая снежная крупа.

В самом начале XX столетия астрономы, пользуясь наземными телескопами, зарегистрировали смесь органических молекул в огромном хвосте кометы Галлея, созданном испарением льдов с ее поверхности под воздействием солнечного тепла. Одна из органических молекул в этом букете химических соединений оказалась цианом (C2N2) – знаменитым ядом. 8 февраля 1910 года газета «Нью-Йорк Таймс» вышла с аршинным заголовком «ЯДОВИТЫЙ ХВОСТ КОМЕТЫ» на первой полосе. В заметке под этой шапкой в истерических тонах сообщалось, что хвост кометы Галлея может уничтожить жизнь на Земле: «Циан, этот смертельный яд… пропитает земную атмосферу и, возможно, задушит все живое на нашей планете».

Предприимчивые деляги поспешили нагреть руки на возникшей панике, продавая противогазы и «антикометные таблетки» – «эликсир, который поможет спастись от гнева небес». Перепуганные жители Соединенных Штатов доходили до того, что герметично закупоривали свои дома, затыкая пробками даже замочные скважины, чтобы сквозь них в дом не просочились ядовитые испарения. Но все эти приготовления оказались напрасными: экстравагантные предсказания апокалипсиса планетарного масштаба не сбылись. Органические испарения с поверхности кометы Галлея оказались настолько разреженными, что их едва ли можно было вообще заметить.

Органические молекулы зарегистрированы даже в космическом межзвездном океане – в холодных туманностях, где они порождаются пронизывающими всю Галактику космическими лучами. Сложный процесс образования этих молекул требует миллионов лет. Правда, это не так уж много – в космохимии мы оперируем миллиардами лет. Простые свободно плавающие в пространстве молекулы газа – окиси углерода (CO) и водорода (H2) – время от времени сталкиваются с космическими лучами, которые передают им энергию, необходимую для реакций с другими газами и образования более сложных соединений. Этот процесс повторяется, каждый раз приводя к рождению все более массивных и сложных молекул, которые, конечно, лежат полностью за пределами нашей досягаемости и могут быть зарегистрированы только в мощные телескопы по своим спектроскопическим признакам.

И конечно, органические молекулы присутствуют на планете Земля, где их объединения принимают множество прекрасных форм, в частности деревьев, кошек и людей.

Органические соединения обнаруживаются во всех уголках Солнечной системы. Карл Саган, знаменитый астроном, писатель и популяризатор науки, вместе со своим коллегой Бишуном Харе из Корнеллского университета в статье, опубликованной в 1979 году в журнале «Nature», ввели в обиход специальный термин для описания таких молекулярных комплексов.3 Этот термин несет смысл, передающий скорее тактильное ощущение – нечто близкое, может быть, к маслам, содержащим много смолистых веществ: «В качестве описательного термина, свободного от связи с конкретной моделью, мы предлагаем название “толины”, хотя нас соблазняло и сочетание “звездная смола”».

Слово «толин» образовано от греческого θoλος(толос), что значит «мутный» или «грязный». Хоть это название мне тоже очень нравится, я все же предпочитаю «звездную смолу».

Происхождение

Саган и Харе придумали выражение «звездная смола» очень удачно: некоторые органические молекулы в углистых хондритах были унаследованы от межзвездной туманности, которая затем коллапсировала и образовала Солнечную систему. Они представляют собой ее выжившие остатки, хоть и немного видоизмененные в ходе бурных процессов формирования Солнечной системы, которые были заперты во льдах после того, как синтезировались под воздействием космических лучей. Межзвездные органические молекулы дождем сыпались на уплощающийся протопланетный диск и затягивались в завихряющиеся газопылевые воронки, где частицы слипались в первые зачатки миров. Энергия, высвобождающаяся при коллапсе облака, и, что еще важнее, свет новорожденного Солнца в центре диска инициировали химические реакции между молекулами газа. Из простых ингредиентов выплавлялись новые, сложные молекулы. Первичные межзвездные органические соединения тоже немного видоизменялись: какие-то их части отрывались, а на их место вставали новые группы атомов. Вдали от огненного пекла только что зажженного Солнца органика продолжала существовать. Органические соединения обращались вокруг Солнца во внешних частях протопланетного диска, наряду с крутящимися вихрями газа, хлопьями каменистой пыли и массами ледяных частиц.

После слипания с космическими отложениями в пропитанные углеродом планетезимали, органические соединения претерпевали дальнейшие изменения. Энергия, выделявшаяся при распаде активных радиоизотопов, разогревала родительские астероиды будущих углистых хондритов. В них вскипали водяные органические смеси, вызывая к жизни новые молекулярные соединения. Однако из-за своих малых размеров эти тела быстро остывали, и синтез новых молекул прекращался, едва начавшись. Оказавшись запертой внутри астероидов, эта органика сохранялась там еще 4,6 миллиарда лет.

Молекулы жизни изготовить нетрудно. Процессы пребиотической органической химии с виду просты; они происходили практически на каждой стадии