Одна из причин исследования космоса — поиск жизни за пределами нашей планеты. Но как её обнаружить? Один из способов — осуществлять поиск химических элементов, связанных с жизнью на Земле: углерода, водорода, азота, кислорода, фосфора и серы. Однако они встречаются практически повсюду в космосе, во многих местах, которые кажутся неблагоприятными для жизни, например, внутри звёзд. Более эффективным подходом был бы поиск не отдельных элементов, а их сочетаний — молекул, которые могли бы стать основой базовой химии жизни.

 Жизнь на Земле основана на органических молекулах. Некоторые из них простые, например, метан, метанол или формальдегид, а другие гораздо сложнее, например, белки, аминокислоты, рибонуклеиновая и дезоксирибонуклеиновая кислоты. За последние шестьдесят лет астрономы обнаружили множество простых органических молекул в плотных межзвёздных облаках, хвостах комет, ледяных лунах и кольцах внешней Солнечной системы, а также в атмосферах Титана и планет-гигантов.

28 сентября 1969 года в 10:58 утра недалеко от небольшого австралийского городка Мурчисон, штат Виктория, в небе был замечен яркий огненный шар, который разделился на три фрагмента, прежде чем исчезнуть, оставив после себя облако дыма. Примерно через 30 секунд послышался грохот. Множество фрагментов было обнаружено разбросанными на площади более 13 километров с индивидуальной массой до 7 килограммов, один, весом 680 граммов, пробил крышу сельского дома и упал на сеновал. Было собрано около 108 килограммов обломков. После детального анализа учёные объявили, что Мурчисонский метеорит — древнейший и наиболее примитивный тип углистых хондритов возрастом более 4,55 миллиарда лет — содержал несколько распространённых аминокислот. Последующие исследования выявили более 70 различных аминокислот, не говоря уже о множестве других простых и сложных органических молекул. Мурчисонский метеорит содержит распространённые аминокислоты -глицин, глутаминовую кислоту и аланин, а также необычные, такие как псевдолейцин и изовалин. Также была выделена сложная смесь алканов. В Мурчисонском метеорите также было идентифицировано определённое семейство аминокислот, называемых диаминокислотами.

В первоначальном отчете 1970 года говорилось, что аминокислоты были рацемическими и, следовательно, образовались абиотическим способом, поскольку аминокислоты земных белков имеют L-конфигурацию хиральности. Позже, в 1982 году, было сообщено, что аминокислота аланин имела избыток L-конфигурации, но это белковая аминокислота, что заставило нескольких ученых заподозрить земное загрязнение – исходя из допущения, что было бы «необычно, если бы абиотическое стереоселективное разложение или синтез аминокислот происходили с белковыми аминокислотами, но не с небелковыми аминокислотами». Но в 1997 году избыток L-конфигурации был также зарегистрирован для нескольких небелковых аминокислот, что предполагает внеземной источник молекулярной асимметрии в Солнечной системе. Было обнаружено, что некоторые аминокислоты являются рацемическими (равные количества правых и левых). Примерно в то же время было сообщено об обогащении изотопом 15N, однако этот результат и нерацемичность аланина (но не других) были объяснены как возможные последствия ошибки анализа.

Метеорит относится к группе СМ углистых хондритов. Как и большинство CM-хондритов, Мурчисон относится к петрологическому типу 2 , что означает, что он претерпел обширные изменения под воздействием богатых водой флюидов на своем родительском теле перед падением на Землю. CM-хондриты, как и группа CI, богаты углеродом и являются одними из самых примитивных в химическом отношении метеоритов. Как и другие CM-хондриты, Мурчисонский метеорит содержит обильные включения, богатые кальцием и алюминием. В ходе многочисленных исследований этого метеорита было идентифицировано более 15 аминокислот, важнейших структурных органических компонентов.

Более поздние исследования показали, что метеорит также содержит нуклеиновые основания, что было установлено в 2008 году. Среди аминокислот, обнаруженных в материале метеорита, преобладали L-энантиомеры, также в нём удалось обнаружить арабинозу, ксилозу, ликсозу, рибозу и несколько гексоз. Эти находки интерпретируются отдельными учёными как подтверждение того, что в возникновении жизни на Земле могли участвовать органические соединения, принесённые из космоса метеоритами (теория панспермии). Сторонник теории панспермии А.Ю. Розанов, российский геолог и палеонтолог, предполагает, что в Мурчисонском метеорите обнаружены ископаемые частички нитчатых микроорганизмов, напоминающих низшие грибы и сохранивших детали своего клетчатого строения, а также окаменелые остатки неких бактерий. Впрочем, другие исследователи с таким выводом не согласны.

В январе 2020 года астрономы сообщили, что зёрна карбида кремния из Мурчиснского метеорита были определены как до солнечный материал . Возраст самого древнего из этих зёрен оказался на 3 ± 2 миллиарда лет старше Солнечной системы, что делает его самым древним обнаруженным на Земле материалом. В опубликованном исследовании отмечается, что «оценки продолжительности жизни пыли в основном основаны на сложных теоретических моделях. Однако эти модели фокусируются на более распространённых мелких пылинках и основаны на предположениях с большой неопределённостью».

Под досолнечными зёрнами понимают частицы минералов, которые конденсировались вокруг умирающих звёзд до появления Солнца и оставались неизменными после формирования Солнечной системы; включены в состав первичных («примитивных») метеоритов. Мелкодисперсные частицы имеют размеры от нескольких нанометров до нескольких микрометров. Наиболее крупное обнаруженное до солнечное зерно имеет размер 30 мкм. Оно состоит из карбида кремния и было обнаружено в Мурчисонском метеорите. Это зерно названо «Bonanza». К 2001 году список органических материалов, обнаруженных в метеорите, был расширен за счет полиолов. Метеорит содержал смесь левовращающих и правовращающих аминокислот; большинство аминокислот, используемых живыми организмами, имеют левую хиральность , а большинство используемых сахаров – правую. Группа химиков из Швеции продемонстрировала в 2005 году, что эта гомохиральность могла быть вызвана или катализирована действием левовращающей аминокислоты, такой как пролин. Внутренние части хорошо сохранившихся фрагментов метеорита находятся в идеальном состоянии. Исследование 2010 года с использованием аналитических инструментов высокого разрешения, включая спекторскопию , выявило 14 000 молекулярных соединений, в том числе 70 аминокислот, в образце метеорита. Ограниченный объем анализа методом масс-спектрометрии позволяет выделить потенциально 50 000 или более уникальных молекулярных составов, при этом группа оценивает вероятность наличия миллионов различных органических соединений в метеорите. В ноябре 2019 года Мурчисонский метеорит стал первым, предоставившим доказательства наличия пентозы (включая рибозу) в космосе с помощью газовой хроматографии и масс-спектрометрии. Были обнаружены все линейные пятиуглеродные альдозы, но тетрозы, сахарные спирты, сахарные кислоты и дезоксирибоза не были обнаружены. В 2020 году НАСА объявило, что в метеорите был обнаружен гексаметилентетрамин.

В метеорите были также обнаружены пуриновые и пиримидиновые соединения. Изотопные отношения углерода урацила и ксантина соответственно указывают на внеземное происхождение этих соединений. Этот образец демонстрирует, что многие органические соединения могли быть доставлены телами ранней Солнечной системы и, возможно, сыграли ключевую роль в зарождении жизни. Российские ученые из Сколтеха, МГУ и ГЕОХИ РАН вместе с коллегами из Германии в 2021-м с помощью массспектрометрии сверхвысокого разрешения выявили в Мурчисонском метеорите несколько тысяч соединений — почти весь спектр органических молекул, известных на Земле, в том числе нуклеиновые кислоты. «В отличие от коллег из Японии и США, мы не задавались целью найти конкретные соединения, а изучали полный экстракт органики метеорита, сосредоточившись прежде всего на соединениях серы, потому что по ним можно восстановить историю химических процессов», — рассказывает ведущий автор исследования старший научный сотрудник Сколтеха кандидат химических наук Александр Жеребкер. Изучив еще один крупный углистый метеорит — Альенде, упавший в Мексике в 1969-м, ученые обнаружили в нем те же серосодержащие соединения, но в других пропорциях. По мнению Жеребкера, это свидетельствует о том, что органика синтезировалась не только в межзвездном пространстве, но и внутри материнских тел — планет или астероидов, от которых откололись метеориты. «Учитывая близкий возраст метеоритов и Земли, можно с уверенностью утверждать, что органическое вещество углистых хондритов могло выступать источником химических соединений — строительных блоков для возникновения биологических молекул и жизни на планете», — отмечает ученый. Недавно исследователи из Физического института имени П. Н. Лебедева РАН вместе с коллегами из США установили, что в космосе при экстремально низких температурах могут образовываться полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) — еще один вид молекул, участвующих в формировании живых организмов. Известная нам жизнь требует жидкой воды, источников энергии, таких как тепло или солнечный свет, и множества сложных органических молекул. Их обнаружение на метеоритах, подобных Мурчисонскому метеориту, подтверждает идею о том, что молекулы, необходимые для жизни, могут формироваться небиологическим путём в таких средах, как туманные диски, кометы или планетезимали. Мы не знаем, распространена ли жизнь в космосе, но, по-видимому, её компоненты встречаются повсюду. Рентгеновское изображение на рисунке показывает магний (красный), кальций (зелёный) и алюминий (синий) на метеорите Мурчисон. Эта древняя порода содержит примитивные минералы (сконденсировавшиеся из солнечной туманности), воду и сложные органические молекулы, включая более 70 видов аминокислот. Обнаружение в Мурчисонском и других метеоритах полного набора азотистых соединений, необходимых для ДНК и РНК, является весомым аргументом в пользу гипотезы панспермии о том, что жизнь на Землю попала из космоса. Перспективным является продолжение поиска органических соединений на других космических объектах.

Приближение к Земле межзвёздного объекта 3I/ATLAS даёт возможность исследовать его на предмет наличия органических соединений. группа астрономов под руководством научного сотрудника Королевского института космической астрономии (Бельгия) Ромена Маггиоло при изучении спектральных данных, которые были получены американскими орбитальными телескопами «Джеймс Уэбб» и SPHEREx при наблюдениях за сближением межзвездной кометы 3I/ATLAS с Солнцем и планетами земной группы в августе 2025 года пришла к выводу о том, что комета покрыта толстой «коркой» из органики и других углеродосодержащих материалов, возникших на ее поверхности в межзвездной среде в результате длительного воздействия космических лучей. «Результаты проведенных наблюдений радикально меняют наши представления о том, как выглядят и устроены межзвездные объекты. Оказалось, что они покрыты прослойкой из материала, который резко изменил свои свойства и структуру под действием галактических космических лучей, а не первичной материей той звездной системы, где они возникли», — говорится в исследовании. Проведенные при помощи этих приборов замеры показали, что ядро небесного тела вырабатывает необычно много углекислого газа и мало воды, что не характерно для всех изученных «местных» комет. В дополнение к этому, ученые обнаружили высокие концентрации угарного газа в ее выбросах и необычно «красную» структуру спектра, также не характерную для комет Солнечной системы. Схожие характеристики, как отмечают ученые, были получены физиками в опытах по облучению аналогов кометной материи пучками частиц высокой энергии, которые имитируют по своим свойствам галактические космические лучи.

Длительное воздействие такого рода, как показывают эксперименты, приводит к превращению угарного газа в углекислый газ, а также к формированию своеобразной «корки» из органики на поверхности ядра кометы. Толщина этой прослойки, как показывают расчеты астрономов, должна составлять порядка 15−20 м, что ставит под сомнение то, что в образовании выбросов с поверхности 3I/ATLAS, а также двух других изученных небесных тел, участвует первичная материя тех звездных систем, в которых они сформировались. Это следует учитывать при дальнейших наблюдениях за межзвездными объектами, подытожили ученые. Использование аппарата Европейского космического агентства JUICE, запущенного в апреле 2023 года и изначально предназначенного для изучения ледяных спутников Юпитера - Европы, Каллисто и Ганимеда, может предоставить возможность получить данные о химическом составе, тепловом излучении и возможной активности объекта 3I/ATLAS. Есть надежда, что использование инструментария миссии JUICE при изучении межзвёздной кометы 3I/ATLAS позволит дополнить наши знания об образовании органических соединений на межзвёздных объектах, что внесёт свой вклад в наши представления об эволюции органических соединений в космосе и даст нам дополнительный инструментарий для поиска органической жизни в космосе, практическое начало которому было положено исследованиями обломков Мурчисонского метеорита.

Юрий Понажев, АГО, г Смоленск