Астрономы умеют находить молекулы в атмосферах соседних планет, в облаках межзвёздной пыли и даже в галактиках далеко за пределами Млечного Пути. За последние сто лет учёные открыли уже больше трёхсот пятидесяти разных молекул в пространстве между звёздами. Многие из них — это «кирпичики», из которых строятся биомолекулы, то есть те вещества, что необходимы для жизни. Казалось бы, вот-вот мы найдём внеземную жизнь. Но не всё так просто. Подтверждение таких находок может затянуться на годы, и вот почему.

 

Как астрономы «видят» невидимое

До других планет не долететь, до туманностей за тысячи световых лет — тем более. Как же тогда учёные узнают, какие молекулы там есть? Они пользуются телескопами, которые собирают электромагнитное излучение разных длин волн. Для астрохимии особенно важны радиотелескопы — огромные тарелки, похожие на спутниковые антенны. Они «ловят» радиоволны, которые человеческий глаз не замечает.

Молекулы в космосе находятся в газообразном состоянии. Они постоянно вращаются, и при каждом повороте выделяется крошечная порция энергии — фотон. Разные молекулы вращаются по-разному, поэтому и фотоны у них отличаются. Телескоп улавливает эти фотоны и записывает их сигнал. Если прибор видит все характерные сигналы для какой-то конкретной молекулы — значит, она там действительно есть. Такой набор сигналов называют спектром.

Чем больше фотонов одной энергии поймает телескоп, тем увереннее учёные могут сказать: да, эта молекула здесь присутствует.

Помимо радиотелескопов, астрохимики используют и инфракрасные приборы, например, телескоп «Джеймс Уэбб», а также оптические телескопы вроде «Хаббла». Но с ними работать сложнее: сигналы от разных молекул часто накладываются друг на друга, и разобрать их гораздо труднее.

 

Лабораторные подсказки для космических поисков

Чтобы уверенно опознать молекулу в космосе, нужно сначала изучить её «отпечатки пальцев» — спектр — в земной лаборатории. Именно этим и занимаются астрохимики. Они берут интересующее их вещество, помещают его в стеклянную трубку, из которой откачан почти весь воздух (так создают условия, похожие на космический вакуум), и с помощью чувствительных приборов записывают, какой сигнал дала бы эта молекула, если бы на неё смотрел радиотелескоп.

• Сначала учёные создают компьютерную модель молекулы и предсказывают её спектр;
• Потом проводят реальный эксперимент в лаборатории;
• Затем много раз подгоняют компьютерную модель, пока она не совпадёт с экспериментом;
• Когда модель становится точной, астрономы могут использовать её для поиска этой молекулы даже на тех частотах, которые невозможно воспроизвести в лаборатории.

Такая работа занимает месяцы, а то и годы. И даже после этого находка в космосе может оставаться спорной.

 

Когда сигнал не даёт покоя

Даже мощные радиотелескопы и тщательные лабораторные измерения не гарантируют стопроцентной ясности. Иногда сигнал слишком слабый, чтобы быть уверенным: это та самая молекула, а не помеха. Или, наоборот, сигналов от разных веществ так много, что они сливаются в один неразборчивый шум.

Особенно осторожно учёные относятся к находкам молекул, которые на Земле связаны с биологическими процессами. Например, в кометах и атмосферах других планет находят органические вещества. Это, безусловно, интересно, но такие молекулы могут существовать и без всякой жизни — просто как результат обычной химии.

Тем не менее, желание сообщить миру о сенсации иногда берёт верх над осторожностью. К тому же данные с телескопов через некоторое время становятся общедоступными, и каждый спешит первым опубликовать результат.

 

Глицин и фосфин: две истории осторожности

Пожалуй, самый громкий случай преждевременной радости случился больше двадцати лет назад, когда астрономы объявили об обнаружении глицина в межзвёздном пространстве. Глицин — это простейшая аминокислота, одна из тех, из которых строятся белки. Если бы её нашли в туманности, это кардинально изменило бы представления о том, как во Вселенной появляются «кирпичики жизни».

1. В 2003 году группа учёных заявила, что видит сигналы глицина в спектре одной из звёздообразующих областей;
2. Последующие исследования, проведённые другими командами, показали, что ключевых сигналов в исходных данных просто не хватало;
3. Сейчас астрохимики в целом согласны: глицин в тех туманностях так и не был найден.

Другой яркий пример — фосфин в атмосфере Венеры. Это вещество на Земле часто связывают с деятельностью микробов. Когда несколько лет назад учёные сообщили о возможном обнаружении фосфина на Венере, СМИ заговорили о признаках жизни на соседней планете. Однако другие исследовательские группы не смогли подтвердить этот результат. Споры не утихают до сих пор, и за пять лет так и не появилось однозначного ответа.

 

Как не попасться на удочку сенсации

Новости об открытии новых молекул в космосе или на других планетах часто сопровождаются громкими заголовками про «следы жизни». Как рядовому читателю отличить надёжное открытие от шумихи? Есть несколько простых ориентиров.

• Посмотрите, на скольких сигналах основана находка. Если хотя бы пять разных линий спектра совпадают — это серьёзно. Если всего одна-две — доверие к такому результату должно быть гораздо ниже;
• Подождите несколько месяцев после первой новости. За это время другие учёные обычно успевают проверить результат — и часто опровергают его;
• Избегайте статей, где авторы прямо заявляют: «найдена жизнь». В науке такие утверждения делают крайне редко и только после множества перепроверок.

Наука не терпит суеты. Каждый новый сигнал, каждое «возможно, жизнь» проходит долгий путь от первого восторга до спокойного подтверждения или опровержения. И этот путь может занять годы.

Тот, кто хочет разобраться, действительно ли на Венере есть фосфин, а в далёких туманностях — аминокислоты, должен помнить: быстрые выводы — не про астрохимию. Здесь работают медленно, но верно. И когда наконец звучит твёрдое «да» или «нет», за ним стоят тысячи часов лабораторных опытов, десятки телескопов и скептицизм сотен учёных, которые не дают себя обмануть красивой гипотезе.