Космос пахнет. Не в том смысле, что астронавт может выйти в открытый вакуум и принюхаться — там нечем дышать, и любой вдох стал бы последним. Но стоит собрать молекулы, плавающие в межзвёздном пространстве или испаряющиеся с поверхности кометы, — и вы получите букет запахов, который удивит даже бывалого химика.
Астрохимия — молодая, но бурно развивающаяся область — научилась не только ловить эти молекулы, но и восстанавливать по ним историю Солнечной системы. Давайте отправимся в обонятельное путешествие по космосу.
Чем пахнет Млечный Путь
Начнём с самого масштабного — межзвёздных газопылевых облаков. Именно в них рождаются звёзды и планеты, и именно там химия Вселенной наиболее разнообразна.
Главный компонент этих облаков — сероводород. Если вы когда-нибудь чувствовали запах тухлых яиц, то уже имеете представление о базовой ноте космического парфюма. К нему примешивается аммиак — резкий, пробирающий до слёз запах, знакомый каждому, кто пользовался старомодными нюхательными солями.
Но это лишь верхушка молекулярного айсберга. Радиотелескопы улавливают в межзвёздной среде сигналы от десятков органических молекул: формальдегид (тот самый, которым обрабатывают анатомические препараты), метанол (спирт, пахнущий чуть сладковато), циановодород (миндальный аромат, знакомый по детективным романам — именно так пахнет синильная кислота). Ближе к центрам галактик, где излучение звёзд активно разрушает молекулы, к букету добавляются полиароматические углеводороды — соединения, которые на Земле образуются при жарке мяса на углях. Пахнет горелым, с тяжёлым смолистым оттенком.
В общей сложности астрохимики идентифицировали в межзвёздной среде более двухсот различных молекул — от простейшего водорода до сложных углеродных цепочек и даже простейших аминокислот. Межзвёздное облако — это гигантская химическая лаборатория, работающая без пробирок и лаборантов, исключительно под действием радиации и космических лучей.
Комета Чурюмова-Герасименко: парфюм из хвоста
Самый точный «снимок» космического запаха нам подарила комета 67P, известная как комета Чурюмова-Герасименко. В ноябре 2014 года зонд Philae, спускаемый аппарат миссии Rosetta, впервые в истории сел на поверхность кометы и включил свой масс-спектрометр — прибор, способный определять состав вещества по массе его молекул.
То, что он зафиксировал, астрохимики позже в шутку назвали «парфюмом кометы Чури». В составе кометной атмосферы обнаружились: аммиак (резкий, раздражающий), сероводород (тухлые яйца), формальдегид, метан и диоксид серы (спичечная головка). Дополнительные порции данных принесли циановодород (миндаль) и метанол (спирт). Для полного сходства с мусорным баком за летней кухней не хватало разве что индола — вещества, которое в малых дозах пахнет цветами, а в больших — фекалиями. Его на комете пока не нашли, но ручаться, что не найдут в следующей миссии, никто не станет.
Важно понимать: комета пахнет не в привычном смысле. Её газы крайне разрежены, и стоять рядом с кометой без скафандра вы бы не смогли. Но собери молекулы в пробирку — и ваш нос немедленно опознает этот букет как нечто среднее между химической лабораторией и очистными сооружениями.
Чем пахнет Луна и другие миры
Астронавты «Аполлонов», возвращаясь в лунный модуль после прогулок по поверхности, замечали, что их скафандры пропитаны резким запахом, напоминающим порох или мокрую золу. Это лунная пыль — микроскопически острая, химически активная, не выветренная никакой атмосферой. Стоило ей попасть в кислородную среду модуля, она немедленно вступала в реакции, порождая тот самый «аромат Луны». Астронавт Харрисон Шмитт, геолог по образованию, описал его как «запах мокрого камина».
Венера пахнет ещё хуже — её атмосфера на 96% состоит из углекислого газа с примесями сернистого ангидрида и сероводорода. Это адская смесь запаха тухлых яиц и горящей серы. Если добавить сюда облака из серной кислоты, получится химический кошмар, который ни один земной нос не захотел бы обонять.
Марс, напротив, почти лишён запаха. Его разреженная атмосфера состоит в основном из углекислого газа, который не пахнет ничем. Но марсианская пыль богата перхлоратами — солями хлорной кислоты, которые при нагревании выделяют хлор. Вероятный запах марсианского грунта — слабый отбеливатель, бассейн.
Титан, спутник Сатурна, пах бы бензином и природным газом. Его озёра и реки состоят из жидких метана и этана, а в атмосфере плавают сложные углеводороды — те самые, из которых на Земле состоят бензин и керосин. Титан — это буквально гигантский нефтехимический завод планетарного масштаба.
Как учёные нюхают космос
Прямой обонятельный контакт с космосом невозможен. Но астрохимики пользуются тремя основными инструментами.
Первый — радиотелескопы. Каждая молекула вращается и колеблется на своих, строго определённых частотах, излучая или поглощая радиоволны характерным образом. Анализируя спектры межзвёздных облаков, астрохимики идентифицируют конкретные вещества по их «радиоподписям» — точно так же, как криминалист опознаёт преступника по отпечаткам пальцев.
Второй — масс-спектрометры на борту зондов, как у Philae на комете Чурюмова-Герасименко или у марсохода Curiosity. Прибор ионизирует молекулы газа и разгоняет их в электромагнитном поле. По траектории движения иона можно точно определить его массу — а значит, и состав исходной молекулы.
Третий, самый прямой метод — ловушки для космической пыли. Зонд Stardust в 2006 году доставил на Землю частицы из хвоста кометы Wild 2, а японский Hayabusa собрал пыль с астероида Итокава. Эти микроскопические крупицы — запечатанные капсулы времени, хранящие первозданное вещество Солнечной системы. Нагревая их в лаборатории, учёные буквально нюхают прошлое.
Зачем нам знать, чем пахнет космос
Астрохимия — не забава и не праздное любопытство. Запах — это молекулы. А молекулы — это строительные блоки всего: планет, атмосфер, океанов и в конечном счёте жизни.
На комете Чурюмова-Герасименко помимо сероводорода и аммиака Philae обнаружил глицин — простейшую аминокислоту, из которых состоят белки всех живых организмов на Земле. В межзвёздных облаках найдены молекулы этилового спирта, уксусной кислоты и сложные углеродные цепочки — предшественники сахаров. Всё это означает: базовые ингредиенты для жизни существовали в космосе задолго до того, как сформировалась Земля. Наша планета не изобретала жизнь с нуля — она получила готовые полуфабрикаты из космоса.
Анализируя запах — то есть молекулярный состав — комет, астероидов и межзвёздной среды, астрохимики шаг за шагом восстанавливают цепочку событий, которая привела к появлению сначала органических молекул, потом первых клеток, а потом — и нас с вами.
Букет, который стоит понюхать
Так что космос — это огромный флакон с безумным, резким, местами отвратительным, но при этом самым важным парфюмом в истории. В нём смешались тухлые яйца и миндаль, спирт и бензин, запах горелого мяса и мокрой золы, пороха и хлорки.
Это запах сотворения. Он пахнет так же, как пахла юная Солнечная система 4,5 миллиарда лет назад. И если однажды вы окажетесь рядом с кометой и каким-то чудом вдохнёте — знайте: вы чувствуете не просто химию. Вы чувствуете собственное прошлое.