Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2014 № 01

Ученым под руководством Зиты Мартинс с факультета наук о Земле Имперского колледжа Лондона предстояло, собственно, воспроизвести процессы, протекающие в то время, когда комета падает на поверхность Луны или планеты или когда она сталкивается с каким-нибудь метеоритом.

Известно, что в составе комет и в недрах метеоритов присутствуют сложные органические вещества. Так, аммиак и метанол были обнаружены в составе сразу нескольких комет, а простейшая аминокислота глицин была недавно обнаружена в образцах кометы 81Р/Вильда, доставленных на Землю по программе космической миссии NASA Stardust. А данные, полученные с зонда Cassini, говорят о присутствии на ледяных спутниках Сатурна метилового спирта, аммиака, углекислого газа и гидрата аммония.

Откуда эти соединения там взялись? Один из вариантов ответа на этот вопрос таков: органические соединения родились непосредственно в ходе столкновения небесных тел. Это предположение и решили проверить ученые: может ли в самом деле удар кометы о поверхность небесного тела или падение астероида на ледяное тело Солнечной системы породить аминокислоты, могущие затем стать основой жизни?

Установка для расстрела кометного льда.

В своем эксперименте исследователи применили специальную установку. Она выстреливала металлические снаряды в мишень, состав которых напоминал типичный состав комет. Чтобы придать искусственной комете подходящую скорость, ученые воспользовались специальной двухступенчатой газовой пушкой, установленной в Кентском университете, и разогнали снаряд до почти 8 км/с (чуть меньше первой космической скорости). Мишень же имела в своем составе смесь веществ, которые обычно присутствуют на поверхности комет и ледяных спутников планет, — гидрат аммиака (NH 4OH), сухой лед (СО 2) и метиловый спирт (СН 3ОН).

Перед экспериментом мишень поделили на две части — контрольную, чистую, и ту, по которой наносили удар. После того, как снаряд ударял по мишени, ученые анализировали ее состав на наличие новых соединений. Оказалось, что после удара смесь обогатилась сразу несколькими аминокислотами.

«Наше исследование показало, что основные строительные блоки жизни могут рождаться где угодно в Солнечной системе и за ее пределами. Открытие расширяет границы областей, где эти ингредиенты могут формироваться, и добавляет новый штрих к картине того, как расцвела жизнь на нашей планете», — полагает Зита Мартинс.

Расчеты показали, что аминокислоты формируются в малой части мишени (менее 1 мг из 500 г), где при распространении ударной волны резко растет температура, а давление подскакивает до 50 гигапаскалей. Этот процесс демонстрирует весьма простой механизм, позволяющий перейти от смеси простых молекул воды и углекислого газа к более сложным молекулам, таким как аминокислоты. А это — первый шаг к возникновению жизни. Следующий — переход от аминокислот к более сложным молекулам, таким как протеины.

В «ЮТ» № 8 за 2013 г. мы рассказали вам о проектах аэростатов для Марса.

Ну, а каким, по мнению специалистов, должен быть транспорт для Венеры? Оказывается, они подумали и об этом, хотя до освоения Венеры еще очень далеко.

Хотите верьте, хотите — проверьте, но когда советские ученые и инженеры в 70-е годы прошлого века отправили на Венеру первый спускаемый аппарат, то наделили его сахарным замком. Суть затеи была такова. «Если аппарат опустится на дно венерианского моря, — рассудили наши специалисты, — то сахар в жидкости вскоре растворится, освободит защелку и выпустит на поверхность поплавок с антенной, чтобы можно было держать связь с Землей»…

Никому тогда и в голову прийти не могло, что зонд «Венера-4» окунется в сухое пекло с температурой около 500 °C, при давлении, в 100 раз превышающем земное. Кроме того, атмосфера Венеры, наряду с огромным количеством углекислого газа (до 98 %), содержит примеси соляной и фтористой кислот. Все это делает весьма проблематичным сколько-нибудь долгое пребывание исследовательских аппаратов на поверхности планеты.

Но как тогда ее изучать? Да примерно так же, как мы изучаем океанское дно, считают ученые. И далее развивают эту идею следующим образом. «Неудобную» венерианскую атмосферу из врага можно превратить в союзника. На высоте примерно 50 км ее плотность и температура сравнимы с земной. Здесь, наверное, и имеет смысл разместить научную базу.

Она будет представлять собой гигантский аэростат, а еще лучше дирижабль, предложил инженер С. Житомирский. Оболочку такого летательного аппарата предполагается изготовить из тонкого гофрированного металла — чтобы она была жесткой и в то же время оказалась способной менять объем. База будет крейсировать в атмосфере по определенным траекториям, перемещаться в заданные районы планеты и зависать над избранным пунктом.

Чем заполнять оболочки венерианских летательных аппаратов, исследователи тоже продумали. Как показали расчеты, в данном случае нет смысла везти с Земли, скажем, традиционный гелий. Хотя собственный вес этого газа составит всего 9 % от массы аэростата, зато баллоны, в которых гелий придется транспортировать под давлением 300–350 атмосфер, «потянут» столько же, сколько и весь аппарат целиком. Если же мы захватим с собой аммиак в баллонах низкого давления или вообще обычную воду, то масса «тары» резко снизится. А на месте, под действием высоких венерианских температур, названные жидкости без дополнительных затрат энергии превратятся в пар, который и послужи рабочим телом для аэростата.

Понятное дело, аммиак, а тем более водяной пар, намного тяжелее гелия. Но, как уже говорилось, этот избыточный вес с лихвой окупится отсутствием на борту корабля — доставщика массивных баллонов высокого давления. А это значит, что в итоге даже «водяной» аэростат способен нести большую полезную нагрузку, чем гелиевый.

С долговременной летающей лаборатории на поверхность планеты смогут опускаться исследовательские зонды, построенные по подобию земных глубоководных батискафов. Для них, согласно идее кандидата технических наук Г. Москаленко, удобно использовать двухкомпонентное рабочее тело — лучше всего смесь тех же паров воды с парами аммиака или метилового спирта.

Зачем нужны две составляющие? Дело в том, что условия «аэростатического плавания» в атмосферах Земли и Венеры резко различны, поскольку давления, плотности и температуры атмосферных газов на каждой планете по-разному меняются с высотой. Указанная смесь как раз и выбрана с учетом специфики венерианской атмосферы. Соотношение термодинамических параметров двух составляющих позволит легко регулировать высоту подъема и режимы полета.