Относительно малоизвестным фактом за пределами астрофизики считается, что ключом к первым звездам во вселенной и самым ранним структурам, конденсирующимся из первозданного мрака, была химия.
Основным фактом было образование молекулярного водорода или H2. Пара атомов, связанных между собой и способных вращаться и вибрировать. Короче говоря, без образования молекулярного водорода космическому газу очень трудно остыть.
Если он не может охладиться, он не может конденсироваться, чтобы сделать звезды, и для тех звезд, чтобы ковать более тяжелые элементы, которые действуют как гораздо более эффективные охлаждающие жидкости для последующих поколений формирующихся объектов. (Можно утверждать, что гидрид гелия, образующийся до молекулярного водорода, также является ключевым, но более важным для образования молекулярного водорода).
С молекулярным водородом тесно связана "материнская молекула" протонированного молекулярного водорода H3+. Как только она образуется, она открывает удивительную сеть химических соединений, которая включает в себя углерод, азот и кислород.
Мы также давно знаем, что молекулы образуются в холодном межзвездном пространстве, особенно в больших туманностях или молекулярных облаках, которые усеивают нашу и другие галактики. Более того, мы видели, что большинство этих молекул содержат углерод. И на протяжении многих лет наблюдается медленный, но неуклонный прогресс в расшифровке деталей химической смеси, включая недавние исследования, которые указывают на вероятность образования в космосе биологически важных нуклеобаз, таких как цитозин и аденин.
Ужасно трудно обнаружить специфические молекулы в туманности. Спектры света, которые мы можем измерить с помощью этих облаков, имеют тенденцию быть сложными и немного запутанными.
Чуть проще обнаружить молекулы в метеоритах, кометах и астероидах в нашей Солнечной системе. Из этого мы знаем, что существует огромное количество органической химии, которая происходит не только в круговороте материала в виде звезды и ее планет, но и сохраняется во времени и сбрасывается на поверхности планет на протяжении всей истории существования системы.
Один из самых больших вопросов заключается в том, важен ли какой-либо из этих химических веществ для начала жизни в подходящей окружающей среде. Так, например, наплыв местной органической химии на молодую Землю 4 миллиарда лет назад помог начать жизнь(возможность)? Или же формирование органических молекул в межзвездном пространстве задолго до прихода солнца было решающим фактором в создании условий, которые сделали бы нашу Солнечную систему живой?
Правда в том, что мы не знаем. Даже если бы до образования планет вокруг солнца плавали аминокислоты, далеко не очевидно, что эти молекулы остались бы неповрежденными на поверхности планеты, или что без них были бы проблемы. Отследить эти пути очень сложно, и, возможно, мы только начали двигаться в этом направлении.
Но может быть, мы просто неправильно смотрим на все это. Мы настолько предрасположены к тому, чтобы испытывать ужас от всех этих вещей во Вселенной, что, возможно, мы упускаем из виду информативную картину.
Представьте, что мы могли бы убрать все эти надоедливые галактики, звезды, черные дыры и планеты. Удалите их отвлекающие структуры и нехимические свойства и просто посмотрите, какие молекулы образуют космос. Вероятно, будут обширные области межгалактического пространства с очень разным химическим составом, а некоторые - с недостаточным молекулярным разнообразием.
Там были бы энергичные инкубаторы: зоны молекулярного образования и химической эволюции. Там были бы устойчивые крепости минералов. Будут также места, где молекулы подвергаются удивительному усложнению, в том числе в форме микроскопических машин, распространяющих и анализирующих информацию и обрабатывающих химическую энергию - это явление мы называем жизнью.
Будет также временная шкала, история молекул наблюдаемых вселенной. Она начиналась с молекулярного водорода, а затем включалась в более высокую передачу, используя такие соединения, как вода и простейшие органические вещества. Но в этой истории есть стохастичность.
Химия может быть уничтожена сверхновой, килоновой, гиперновой и даже горячими протозвездами. Молекулы могут диссоциироваться под воздействием ударных волн и всплесков излучения частиц. И среди этого шума могут быть всплески беспрецедентного химического богатства, которые сигнализируют о росте живых систем.
Если бы мы смогли разработать статистику популяции на этой временной шкале и пространственного распределения молекул по всему космосу, у нас появилась бы мощная новая линза, с помощью которой мы могли бы исследовать себя. Это было бы чрезвычайно сложно, и, конечно, в значительной степени это перефразирование того, что астрохимики и астрономы уже делают, но было бы увлекательно попытаться собрать все эти работы вместе, чтобы увидеть Вселенную по-новому. Не только как область гравитации и физики, но и как огромная и древняя система взаимосвязанной и несвязанной химии.