Простейшая аминокислота, глицин (С2H5О2N), содержит 10 атомов. Следующая по сложности, аланин (С3Н7О2N), – 13 атомов. Другие аминокислоты содержат от 14 до 26 атомов. Как мы видим, большинство атомов в них – это водород, углерод, азот или кислород, хотя встречается и сера.
Особенно плотные облака – такие как в Туманности Ориона и в центральных областях нашей Галактики – являются первыми кандидатами для поисков межзвездных молекул аминокислот. И ожидаемое открытие уже состоялось!
Об обнаружении простейшей аминокислоты глицина в открытом космосе было впервые объявлено в 1994 году командой астрономов Университета штата Иллинойс, возглавляемой американцем Льюисом Снайдером. Однако выводы Снайдера и его коллег не подтвердились.
Второе заявление было сделано в июле 2002 года. Льюис Снайдер и его коллега И-Цзэн Куань из Национального Университета Тайваня подвергли спектральному анализу радиоизлучение нескольких космических объектов – в частности, крупных сгустков космического газа, пыли и гигантских молекулярных облаков. В результате целенаправленных поисков астрономам удалось-таки обнаружить линии спектра, характерные для глицина.
Как отмечается в научном сообщении по этому поводу, в прошлый раз Снайдеру и компании повезло обнаружить только две спектральные линии, соответствующие глицину. Теперь их было десять!
Обнаружение аминокислот в открытом космосе убедительно доказывает, что эти соединения могут образовываться не только на планетах, но и в пылевых облаках, а значит, теория панспермии близка к истине.
После открытия органических молекул в космическом пространстве межзвездные пылинки, на которых могут концентрироваться эти молекулы, стали называть «семенами жизни».
Открытие молодых миров
Долгое время теории об образовании планет из протопланетного диска оставались теориями. Для того чтобы подтвердить или опровергнуть их, нужны были непосредственные наблюдения молодых звезд в процессе формирования вокруг них протопланетных облаков. И такие наблюдения стали возможны после запуска на орбиту телескопа «Хаббл» (Hubble Space Telescope).
Космический телескоп имени Хаббла – это уникальная космическая обсерватория с телескопом-рефлектором диаметром 2,4 метра, работающая в оптическом диапазоне и близких к нему областях УФ– и ИК-излучения. «Хаббл» был запущен в космос 24 апреля 1990 года на борту шаттла «Дискавери», выведен в автономный полет на следующий день после запуска и успешно эксплуатируется по сей день. С приборов различного типа, камер и спектрографов поступает поистине бесценная информация. Все уже привыкли к тому, что буквально каждый день «Хаббл» преподносит сюрпризы, опровергая одни научные теории и подтверждая другие.
Рис.3. Космический телескоп «Хаббл»
Именно телескоп «Хаббл» заснял протопланетные диски у молодых звезд в Туманности Ориона. Им были зафиксированы не только формирующиеся диски, но и диски в процессе разрушения под воздействием гравитационных сил ближайших звезд – то есть далеко не любой протопланетный диск ведет к появлению планетной системы, все зависит от окружения.
Рис.4. Молодые звезды в Туманности Ориона, четыре из них – окружены протопланетными дисками
Наиболее интересно изображение очень молодой звезды (ее возраст оценивается в диапазоне от 300 тысяч до 1 миллиона лет), которая окружена веществом, оставшимся от периода звездообразования. Эта холодная красноватая звезда имеет массу, равную примерно одной пятой массы нашего Солнца. Темный диск, выделяющийся силуэтом на фоне туманности Ориона, является протопланетным диском, из которого формируются планеты. Диск содержит по крайней мере в семь раз больше вещества, чем наша Земля, и имеет в диаметре около 90 миллиардов километров, что в 7,5 раз превышает размеры Солнечной системы.
Рис.5. Протопланетный диск в Туманности Ориона
Рис.6. Пять протопланетных дисков в Туманности Ориона, сфотографированных «Хабблом».
Не менее эффектно смотрится горячий пылевой диск у Беты Живописца. На изображении, полученном «Хабблом», была не только показана внутренняя область пылевого диска диаметром 320 миллиардов километров, окружающего звезду, но и обнаружены признаки массивной планеты, гравитация которой стягивает часть пыли на себя.
Рис.7. Бета Живописца (снимок с Земли)
А методы наблюдений отдаленных объектов тем временем совершенствуются.
25 августа 2003 года с Мыса Канаверал стартовала тяжелая ракета-носитель «Delta-2» с инфракрасной астрономической обсерваторией SIRTF на борту.
Телескоп SIRTF, называемый также «Спитзер» («Spitzer») был выведен на межпланетную траекторию, очень близкую к орбите Земли вокруг Солнца, и его расстояние от Земли составляет более 3 миллионов километров. Понятно, что и возможностей по проведению наблюдений у этой новой обсерваторией гораздо больше, чем у «Хаббла», который остается на околоземной орбите. Во-первых, не нужно заботиться о засветке от Земли и Луны, и только Солнце ограничивает ту область неба, которая недоступна приборам телескопа в тот или иной день. Во-вторых, вдали от Земли обсерватория естественным образом охлаждается примерно до 35 градусов по шкале Кельвина, что близко к абсолютному нулю.
Почему для наблюдений была выбрана именно инфракрасная часть спектра? Дело в том, что в инфракрасном диапазоне излучают объекты, более холодные, чем звезды. Это прежде всего – пылевые облака, протопланетные диски вокруг звезд, сами планеты и так называемые «коричневые карлики». В то же время пылевые облака, непрозрачные в видимом диапазоне, прозрачны для инфракрасных лучей, что позволяет увидеть сквозь них объекты, находящиеся, например, в центре Галактики, а также детали процесса звездообразования. Таким образом, «Спитзер» позволит увидеть то, чего не видит человеческий глаз, и поможет нам ответить на многие вопросы, связанные с происхождением планет, звезд и всей Вселенной в целом.
Рис.8. Инфракрасный космический телескоп «Спитзер»
Планируется, что «Спитзер» выполнит не менее ста тысяч наблюдений. Научная программа «Спитзера» состоит из шести основных тем: поиск «коричневых карликов» и «суперпланет» (то есть тел, занимающих промежуточное положение между звездами и планетами); обнаружение и изучение протопланетных дисков вокруг молодых звезд; изучение процессов рождения и смерти звезд; спектроскопия ультраярких инфракрасных галактик и активных галактических ядер; исследование ранней Вселенной, протогалактик и их эволюции; изучение объектов Солнечной системы.
Не успел «Спитзер» выйти на рабочий режим, как начали поступать первые и поистине сенсационные результаты. К примеру, уже 27 мая 2004 года космическое агентство НАСА официально сообщило, что «Спитзер» обнаружил органику в протопылевых дисках, вращающихся вокруг пяти молодых звезд в созвездии Тельца. Частицы, составляющие эти диски покрыты водой, углекислым газом и метанолом. Молодые звезды удалены от нас на расстояние 420 световых лет и сейчас проходят стадию формирования планет.
Как уже указывалось, ученые обнаруживали простые органические молекулы в космических туманностях. Но это первый случай, когда они найдены в пылевых дисках, предшествующих появлению планет у молодой звезды!
Кроме того, «Спитзер» выполнил еще два любопытных наблюдения.
Первое из них позволило открыть самую молодую планету в обозримой Вселенной. Точнее саму планету увидеть нельзя, но в плотном пылевом диске, окружающем молодую звезду CoKu Tau 4, находящейся в созвездии Тельца, телескоп нашел крошечное пятно – кольцевидный просвет. По мнению ученых, это только что сформированная планета притянула пыль, очистив близлежащее пространство. Возраст юной планеты составляет менее миллиона лет (для сравнения – возраст человека как вида оценивается в 3,5 миллиона лет, а возраст Земли – в 4,5 миллиарда лет).
«Этому телу только миллион лет, – заявил астроном Дэн Уотсон, работающий с космическим телескопом. – Возможно, это самая молодая планета, которая известна людям. Она настолько молода, что может поставить под сомнение большинство теорий формирования планет».
Второе наблюдение «Спитзер» позволило открыть более трехсот новорожденных звезд, целый «звездный детский сад» Вселенной, в скоплении RCW 49, которое находится в 13700 световых годах от Земли в созвездии Центавра.
«Мы предлагаем, чтобы все 300 или большее даже количество звезд в скоплении имеют протопланетные диски, – сообщил Эд Чарчвел, изучающий RCW 49, – но пока мы разглядели только два из них у близкорасположенных звезд».
«Эти предварительные результаты показывают, что “Спитзер” зримо расширит наше понимание того, как формировались звезды и планеты, что в конечном итоге поможет нам понять наше происхождение», – прокомментировал открытия доктор Майкл Вернер, который руководит полетом космического телескопа.