Искусственно модифицированные организмы будущего Загадочный плутоний 224 - Сергей Попов , Антон Чугунов - Наука в фокусе - 2015-12-11
11.12.2015
Искусственно модифицированные организмы будущего Загадочный плутоний 224 - Сергей Попов , Антон Чугунов - Наука в фокусе - 2015-12-11
Скачать
Н. Асадова
―
16 часов и 8 минут в Москве. У микрофона Наргиз Асадова и мой постоянный соведущий Егор Быковский, заведующий отделом науки журнала «Вокруг света». Привет, Егор, и здравствуйте, уважаемые радиослуаштели.
Е. Быковский
―
Привет, Наргиз. Рад всех приветствовать.
Н. Асадова
―
У нас как всегда для вас припасено очень много интересных тем.
Е. Быковский
―
Вкусненьких.
Н. Асадова
―
Вкусненьких, да. Но я, наверное, сразу объявлю телефоны для СМС: +7989704545. Это для тех наших постоянных и, может быть, непостоянных слушателей, которые хотят задать нам вопросы для нашей рубрики «Вопрос-ответ». Она прозвучит во второй части нашей передачи. И мы с Егором, как обычно, обязуемся на них ответить в течение последующих передач. +79859704545. А сейчас приступим к оглашению первой темы. В этом году в журнале PNAS была опубликована работа учёных из Калифорнийского университета. Они создали новый белок, который катализирует захват углекислого газа и преобразует его в различные соединения. Эти соединения имеют огромное значение в народном хозяйстве, как любим с тобой, Егор. В частности, из них можно делать лекарства, всякие полимеры, пластмассы, биотопливо. Что это значит? Это значит, что раньше углекислый газ, который в атмосфере в большом количестве, как вы знаете, у нас имеется, мы не могли никак использовать, и он был у нас бесхозным, только растения могли его в результате фотосинтеза как-то преобразовывать. А теперь получается, что учёные научились использовать этот углекислый газ.И я представляю нашего гостя сегодня, с которым мы поговорим на эту тему – это Антон Чугунов, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Института биоорганической химии (ИБХ) РАН. Здравствуйте, Антон.
Е. Быковский
―
И создатель прекрасного сайта «Биомолекула», я потороплюсь сказать.
А. Чугунов
―
Здравствуйте, Наргиз. Добрый день, Егор.
Н. Асадова
―
Вопрос такой. Создан был белок с помощью компьютерного моделирования. То есть это не какой-то белок, который нашли.
Е. Быковский
―
Его научились использовать.
Н. Асадова
―
И как это делается? Какие подходы существуют?
А. Чугунов
―
Нельзя сказать, чтобы эти подходы существовали. Они только сейчас создаются. Дело в том, что белки – это уникальные биологические молекулы. Можно сказать, что это машины, у которых есть присущая только им, каждому конкретному белку, функция. Зато их они могут выполнять очень здорово.
Е. Быковский
―
Машины или фабрики – как удачнее сказать?
А. Чугунов
―
По-разному. Фабрики – это, наверное, всё-таки множество белков, собранных вместе, где можно говорить о конвейерах и так далее. А многие белки являются катализаторами. В данном случае речь идёт о создании нового катализатора, нового фермента. Это белок под названием формалаза, который катализирует превращение молекулы, содержащей один атом углерода, то есть это попросту углекислый газ, в молекулу, содержащую три атома углерода. То есть берётся три молекулы и объединяются вместе. А такие молекулы уже являются очень подходящим материалом для нашего метаболизма и для бактериального метаболизма тоже. То есть это очень удобная вещь для биотехнологии. И почему это важно и интересно? Наргиз уже коротко сказала, но я ещё раз повторю. В большинстве случаев человечество, когда разрабатывает всякие технологические процессы, химические процессы, источником углерода служат высокомолекулярные соединения, такие как, допустим, нефть. Это же не только источник для бензина, других видов топлива и прочее, но также это ещё и богатейший источник химического сырья, откуда создаются полимеры, лекарственные молекулы и много-много чего другого. То есть человечество берёт молекулы, уже существующие в природе, и дробят их на части, или объединяют. В общем, как-то с ними работают.
Е. Быковский
―
Не обязательно только нефть. Можно и другие углеводороды использовать. Имеется в виду, что используем полезные ископаемые, ресурс конечный.
А. Чугунов
―
Да. Это тот ресурс, который образовался на Земле миллионы и десятки миллионов назад, и он образовался под влиянием Солнца. То есть накопленная энергия Солнца по сути. А в данном случае мы можем брать бесхозный, как уже было сказано, углекислый газ, и с ним работать, получать из него активные соединения в метаболизме и в химическом синтезе.
Н. Асадова
―
Это, наверное, ещё хорошо для экологии, потому что у нас концентрация углекислого газа, особенно в некоторых местах, очень сильная, увеличена. Я просто не знаю. Объясните мне. Он таким образом будет сокращаться?
А. Чугунов
―
Я думаю, что, наверное, это действительно хорошо для экологии, хотя экология вообще – это биологическая наука о взаимодействии живых организмов между собой. Это не есть защита окружающей среды. Дело не в том, чтобы изымать из атмосферы CO2 и из-за этого атмосфера будет лучше. Дело в том, что работа с такими молекулами, во-первых, позволяет нам не тратить, не сжигать нефть. А, во-вторых, такие типы производства являются в принципе зелёными. потому что они используют биотехнологию, используют микробные технологии для достижения своих целей. То есть они фактически безотходные.
Н. Асадова
―
Да. Когда создают что-то новое, что не существовало в природе, есть целый ряд людей, которые начинают говорить: ай-ай-ай, вы же создали какую-то непонятную штуку. А если она вырвется на природу, она же может поменять баланс, ещё что-то.
Е. Быковский
―
В данном случае у нас есть такая аналогичная штука – растения. Они перерабатывают углекислоту – ничего, никто не жалуется.
А. Чугунов
―
Сейчас чуть-чуть расскажу, причём здесь компьютерное моделирование, поскольку меня пригласили именно как эксперта в области моделирования биологических молекул, и я выбрал данный инфоповод для рассказа именно потому, что этот фермент был создан не просто топором и напильником. Он был создан при помощи исходных компьютерных расчётов. Учёные хотели сделать такую реакцию. Я уже объяснил, почему. Потому что для биотехнологии это очень круто – брать одноуглеродный субстрат и превращать его в трёхуглеродный. И они хотели сделать именно такой фермент. Как они этого добились? Сначала они расписали химизм реакции, то есть что с чем должно прореагировать, какой должен быть катализатор. Потом они нашли фермент, который катализирует похожее превращение, но только там речь шла не про углеродный субстрат, а про семиуглеродный. Там субстрат с бензольным кольцом объединялся два в одно. А здесь они решили, что они могут взять этот белок за образец и модифицировать его активный центр таким образом, чтобы он начал катализировать другую реакцию, похожую, но отличную. Субстрат поменьше, зато не из двух молекул делается одна, а из трёх.
Е. Быковский
―
А можно на секунду отступлю? А что такой за белок, аналог, который объединяет бензольные кольца? Что он в природе делает вообще?
А. Чугунов
―
Этот субстрат является бензальдегидом, и, соответственно, белок – бензальдегидлиаза. Я прямо сейчас быстро из статьи не извлеку, что он там делает, но это бактериальный фермент.Каким образом они взяли один белок и сделали из него другой, катализирующий другую реакцию? Это было сделано с помощью программы компьютерного дезайна ферментов, которая называется «Розетта», а также при помощи компьютерной игры, как бы это странно ни звучало, которая называется «Fold it», что в переводе обозначает «Сверни это». Когда говорят «Сверни это», имеется в виду «Сверни полипептидную цепочку», придай ей правильную форму, скажи, как должен выглядеть данный белок. Эта программа, игра стала, на мой взгляд, революцией в науке в каком-то смысле, потому что она утвердила такую концепцию, как гражданская наука, то есть когда научные результаты получают не профессиональные учёные, а обычные люди после работы в игровой форме.
Н. Асадова
―
То есть есть прописанные правила, которые биотехнологи прописали, но для людей не объясняется, почему и как, но просто они играют по этим правилам и у них получается много разных результатов, из которых учёные выбирают более подходящие, или как?
А. Чугунов
―
Да, всё именно так и выглядит. По радио не покажешь, но вообще это очень забавная вещь. Это 3D-игра. То есть они скачивают игру, устанавливают, и им загружается из интернета задание: возьми эту белковую цепочку и сверни её как-нибудь. Там можно мышкой перетаскивать фрагменты белка с места на место, замыкать внутримолекулярные контакты, минимизировать энергию получающегося белка, и много разных других умных операций. А машина оценивает получившуюся конформацию белка. И если она обладает наиболее низкой энергией среди всех пользователей, которые решают один и тот же ребус, то тогда этот пользователь получает 1000 очков, а данный белок идентифицируется как верное предсказание. Это был принцип самой игры «Fold it», а в данном случае она была ещё применена именно к белковому дизайну. То есть тут уже есть какая-то общая форма белка, и там игроки должны заменять определённые фрагменты этого белка на другие, с тем чтобы получался белок с другой функцией. Это довольно сложным образом оценивалось, там есть этап внесения мутаций, экспериментальной проверки белков. Я сейчас, наверное, про это не буду говорить. Смысл в том, что в результате довольно многоэтажной процедуры компьютерной оптимизации и экспериментальной проверки того, что получалось, они получили белок с другой каталитической активностью.
Е. Быковский
―
А можно на секунду ещё про игру? Сколько людей в неё играло? Я просто помню, что я года полтора её скачал, тоже поигрался. Сколько пользователей было, и какую реальную пользу они принесли? Насколько весом их вклад?
А. Чугунов
―
Кажется, это около 100 000 юзеров, если я не ошибаюсь.
Н. Асадова
―
Это достаточно популярная игра. Тогда давайте знаете ещё о чём поговорим. Мы уже упомянули о том, что растения используют углекислый газ, в результате фотосинтеза воду и углекислый газ преобразуют во всякие органические соединения.И ещё одна статья, о которой мы с вами говорили, тоже летом этого года была опубликована.
А. Чугунов
―
Она вышла буквально на днях.
Н. Асадова
―
То есть недавно.
А. Чугунов
―
У неё даже номеров страниц ещё нет.
Н. Асадова
―
И это как раз учёные из Беркли, тоже в Калифорнии находится, они разработали новый процесс искусственного гибридного фотосинтеза. Про это не могли бы вы нам рассказать?
А. Чугунов
―
Да. Когда я готовился к передаче, я внезапно проассоциировал в голове эти две работы. То есть в первом случае мы поговорили о способе создания нового метаболизма, как можно создавать трёхуглеродные молекулы из одноуглеродных. А в данном случае речь идёт, ни много ни мало, про искусственный фотосинтез. Фотосинтез – это очень важный для Земли процесс. Это не просто зелёные растения или бактерии, которые хотят – живут, хотят – не живут. Без фотосинтеза на Земле жизни бы не было. Потому что фотосинтетические организмы и гетеротрофные организмы, такие как мы с вами, существуют вместе. Растения выделяют кислород и потребляют углекислый газ, а мы делаем ровно наоборот. И именно поэтому биосфера становится устойчивой. Это один момент. А другой момент, что именно фотосинтез является приёмником энергии на Земле. Солнце посылает на Землю тераватты энергии. И если бы могли её использовать эффективно, нам бы не нужны были вообще никакие электростанции, кроме солнечных. Но штука в том, что только растения или микроорганизмы, которые обладают фотосинтезом, могут использовать эту энергию эффективно. Человек пытается это использовать, когда строит солнечные станции, где либо фотоэлементы, либо с помощью системы зеркал нагревается паровая установка.
Е. Быковский
―
Существует масса всяких вариантов.
А. Чугунов
―
Но пока это всё тяжело очень выходит на окупаемость. И, главное, это может быть построено всего в нескольких районах Земли. Солнечные элементы дороги, они запыляются, засоряются, и за ними нужен постоянный уход. То ли дело, когда живая система поддерживает сама себя и вырабатывает нам энергию. Мне кажется, за такими вещами будущее, и, несомненно, в ближайшее десятилетие мы, наверное, увидим прототипы солнечных станций на живой материи, которая усваивает энергию Солнца.
Е. Быковский
―
Так как всё-таки действует эта система искусственного фотосинтеза? Она полностью копирует естественный процесс?
А. Чугунов
―
Во многом да, но здесь применён такой интересный гибрид. Можно сказать, что это какой-то нанокиборг. В природных фотосинтетических организмах свет принимает светособирающий комплекс – это хлорофилл. Он содержится либо в хлоропластах растений, либо где-то там в синтезирующих бактериях есть молекулы этого зелёного пигмента, которые поглощают свет и превращают его энергию в энергию химических связей.В данном случае учёные использовали синтетический светособирающий комлпекс на основе наноматериала, который в статье называется нанопроволокой, nanowire. То есть это какие-то нити на силиконовой основе, содержащие вкрапления полупроводника, который тоже может принимать свет, но он не вырабатывает энергию напрямую, а он является поставщиком энергии для микроорганизмов, то есть для бактерий, которые напрямую соединены с наномассивом этой проволоки. И он превращает данную бактерию…
Е. Быковский
―
То есть эта колония прямо живёт на проволоке?
А. Чугунов
―
Да, это проволоки. Это не одна проволока. Это лес. В этом лесу запутались бактерии, которые получают энергию, принятую данными проволоками, для того, чтобы делать это химическое превращение. Что они делают? Здесь тоже не обошлось без углекислого газа. Они могут брать молекулу углекислого газа и тоже её фиксировать, восстанавливать её с помощью молекулы воды и с помощью электронов, которые идут из этой системы, из светоприёмника. Получается молекула ацетата, который можно превратить в активную форму с помощью коэнзима KoA, это такое вещество из биохимии. И тем самым мы берём неактивный углекислый газ, энергию Солнца и получает биохимически активный метаболит.
Е. Быковский
―
Это полностью самоддерживающаяся система?
А. Чугунов
―
Это лишь proof of concept, то есть это показывает, что так делать можно. Она не самоддерживающаяся. Сказано, что один запуск такого биоректора идёт около 200 часов, потом что-то там портится. И она содержит несколько чанов: в одном из них сидят анаэробные бактерии, в другом аэробные бактерии. И, видимо, это всё непросто устроено. И, наверное, в будущем можно будет сделать самоподдерживающиеся системы, чтобы всё это выпустить в океан, чтобы они там плавали в какой-нибудь океанической ферме – либо вырабатывали нам электричество, либо делали биогенный водород, либо синтезировали топливо или делали те же самые полимеры. Я думаю, что в будущем это обязательно появится.
Е. Быковский
―
А насколько далеко в будущем?
А. Чугунов
―
Я думаю, лет через 10-20 мы будем уже иметь такие системы. Может быть, не коммерческие, опытные, но уже точно…
Н. Асадова
―
Наши слушатели интересуются. Мы все понимаем, что информация, которая сейчас по биоинформатике, по биотехнологиям появляется действительно довольно часто, вообще идёт, можно сказать, научно-техническая революция. Каждый месяц какие-то действительно важные открытия появляются так или иначе.
Е. Быковский
―
Научно-техническая революция давно идёт, больше столетия. А сейчас как-то особенно, по-моему.
Н. Асадова
―
Знаешь, как говорят – сейчас четвёртый этап, он не столетие идёт, он всё-таки поменьше. И где получать эту информацию? Посоветуйте какие-то источники.
А. Чугунов
―
Я посоветую источник. И я буду сейчас делать самопиар. Дело в том, что по основному роду деятельности я научный сотрудник, но у меня ещё есть хобби, которое, как вторая работа – я делаю научно-популярный сайт «Биомолекула».
Н. Асадова
―
То есть вы занимаетесь просветительской деятельностью?
А. Чугунов
―
Да. И там очень много материалов по современной биологии. Это начиная от молекулярной биологии и биофизики и кончая биоинформатикой, эволюцией, клеточной биологией, технологиями и разными другими вещами. Там есть даже несколько статей для детей, очень просто написанные. Там есть гениальные комиксы, которые прямо позволяют за несколько секунд вникнуть в научную концепцию. Там есть статьи о научных лабораториях и биотехнологических компаниях, которые в России двигают всё это дело вперёд.
Е. Быковский
―
Я присоединяюсь. Я от себя тоже горячо порекомендую этот сайт. Я много лет его регулярно читаю.
А. Чугунов
―
Да, спасибо, Егор. Адрес сайта – biomolecule.ru.
Н. Асадова
―
И ещё вы хотели рассказать нам про future biotech.
А. Чугунов
―
Да, это ещё одна инициатива, в которой я также участвую в свободное от работы время. Это уже офлайновая в основном активность. Future biotech, или, как это раньше называлось, биотехнологии будущего – это такая иницатива из нескольких единомышленников, которые делают образовательные программы для биологов, предпринимателей в сфере биотеха, и всех, кому интересны именно биотехнологии, поскольку это действительно самая новая волна такого прогресса. Мы делаем сезонные школы, летнюю школу, зимнюю школу, «Осенний интенсив», где проводят им достаточно серьёзный отбор для студентов, аспирантов, молодых учёных в области биологии и биотехнологий, а также в небольших количествах людей из других дисциплин. У нас бывают физики, математики, экономисты, предприниматели, они же стартаперы, и всегда это получается очень хорошая, очень активная тусовка. И мы даже считаем, что в какой-то мере мы посодействовали формированию сообщества и продолжаем содействовать, тех людей, которые верят в то, что наука и биотехнологии важны и что они будут развиваться в России.
Н. Асадова
―
А в результате этих научных посиделок уже родились какие-то биотехнологические стартапы? Успешны ли они?
А. Чугунов
―
Да, да. Я бы мог сделать пиар и ещё нескольким этим стартапам, но это будет уже, наверное, чересчур. Но есть действительно несколько довольно успешных сейчас компаний. В большинстве своём это биоинформатика. Это всё-таки то, куда вход достаточно просто. Там не нужно строить заводов и так далее. Но ребята, которые этим занимаются, они прошли наши школы и с удовольствием приезжают на них вновь, чтобы познакомиться с коллегами. И, на мой взгляд, это очень успешное дело.
Н. Асадова
―
У нас есть ещё несколько секунд. Я бы хотел на секунду вернуться к вопросу моделирования и прояснить для себя и для слушателей. В первой статье использовалась компьютерная программа, точнее, игра. А в каких ещё исследованиях она используется, и можно ли обойтись без неё? То есть гражданская наука была необходимой частью этого исследования?
А. Чугунов
―
Я вам сейчас скажу. В основе этой игры лежит та же программа «Розетта», которая является, сейчас скажу сложное слово, алгоритмом Монте-Карло. То есть она генерирует конформации белков на основе случайных чисел и оценивает их по компьютерным алгоритмам, связанных с силовыми полями, потенциальную энергию. В случае, когда мы используем людей в этой игре, люди берут на себя функцию генератора случайных чисел, только люди генерируют же не случайные числа. Люди включают интуицию. Они делают такие формы белковых молекул, которые генератор может просто никогда не сделать. У людей инстинктивно получается то, что может не получиться не только у компьютера, но и у самих учёных. Так что это очень классная вещь.
Н. Асадова
―
Потрясающе интересная тема. Читайте biomolecule.ru. А мы благодарим Антона Чугунова, кандидата физико-математических наук, старшего научного сотрудника Института биоорганической химии РАН за то, что пришёл в студию и поделился с нами этой информацией. Сейчас прервёмся.
Е. Быковский
―
Спасибо, Антон. Приходите ещё.
Н. Асадова
―
На новости и рекламу. Никуда не уходите.НОВОСТИ
Н. Асадова
―
16 часов и 35 минут в Москве. Продолжаем передачу «Наука в фокусе». В студии по-прежнему Наргиз Асадова и Егор Быковский, заведующий отделом науки журнала «Вокруг света». И сейчас Егор представит вам нашу следующую тему.
Е. Быковский
―
Следующая тема такая. Если на секундочку отступить назад, я в своё время когда узнал, что все атомы, из которых мы состоим, из которых вообще всё состоит, родились в горниле звёзд, это перевернуло совершенно мою картинку. И эта новость ещё раз её перевернула. Новость касается плутония-244. Тот плутоний, который сейчас используется на Земле, создаётся искусственно в ядерных реакторах. Вы, наверное, знаете. Однако может оказаться, что он также может образовываться и без помощи человека. Несколько лет назад было обнаружено, что молодая Солнечная система содержала-таки большое количество плутония-244. Но у него есть период полураспада около 100 млн лет, насколько я помню. И, принимая во внимание его относительно недолгий цикл существования, удалось установить, что он существовал более 4 млрд лет назад. Конечно, он уже распался давно. Но порождённые им элементы существуют до сих пор. И даже были обнаружены. Поэтому было сделано такое наблюдение, что он был. Однако недавние измерения распределения плутония-244, который попал на Землю тогда, сконцентрировался на дне глубоких морей и океанов, они предполагают, что на нашей планете за последние 100 млн лет на самом деле очень небольшое количество этого изотопа, только в следовых количествах, что называется. И именно это находится в поразительном противоречии с тем большим количеством, которое присутствовало в то время, когда Солнечная система формировалась.И есть такая группа астрофизиков из Еврейского университета в Иерусалиме. Они исследовали редкий процесс слияния бинарных нейтронных систем и выдвинули предположение, что именно он и является источником возникновения плутония-244 в природе. И по этому поводу мы решили поговорить с чудесным астрофизиком. Наргиз, представь, пожалуйста.
Н. Асадова
―
Да, это Сергей Попов, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Государственного астрономического института имени Штернберга. Сергей был у нас в студии несколько раз. И вот Егор с ним поговорил как раз тоже сегодня накануне нашей передачи. Давайте послушаем.
С. Попов
―
Мне кажется, что это очень интересный результат. Но, к сожалению, его не надо воспринимать, как мне кажется, как окончательное подтверждение того, что основным производителем самых тяжёлых элементов, таких как плутоний, уран, нептуний, является именно слияние двойных нейтронных звёзд. Это очень хороший, очень сильный аргумент, который они предъявляют. Но, на мой взгляд, нужны дальнейшие исследования, и в конце концов мы должны увидеть вспышки эти самых килоновых, о которых идёт речь, и тогда мы сможем с большей точностью, с большими деталями всё это посчитать.
Е. Быковский
―
А какой шанс, что мы сможем увидеть такие вспышки?
С. Попов
―
Шансы на самом деле довольно большие. Это такая понятная программа исследований. Сейчас все ждут, что вот-вот, может быть, это зимой будет заявлено о том, что мы видим слияние двойных нейтронных звёзд. Соответственно, с какой-то не очень маленькой вероятностью в ближайшие годы мы сможем одновременно идентифицировать всплеск гравитационно-волнового излучения, соответствующий короткий гамма-всплеск, и тогда, детально отнаблюдав эту область неба, например, с помощью следующего космического телескопа, с помощью Джеймса Уэбба мы сможем увидеть вспышку, которая объясняется именно килоновой, то есть тем выбросом радиоактивных элементов, который сопровождает слияние нейтронных звёзд. Так что, повторюсь, это понятная программа исследований на ближайшие годы. И я крайне удивлюсь, если в ближайшие 10 лет у нас не будет точных данных по этому вопросу.
Е. Быковский
―
Просто у меня было такое впечатление, что это редко происходящее событие. Это не так?
С. Попов
―
Это так, если мы говорим об одной галактике. Действительно, в одной галактике такие события происходят раз в десятки тысяч лет. Но задача детекторов гравитационных волн – осматривать сразу большой объём, так чтобы достоверно регистрировать в идеале десяток событий в год. Соответственно, какая-то часть из них будет совпадать с короткими гамма-всплесками, которые мы видим довольно много. А дальше уже нужно наводить в эту область чувствительный телескоп, работающий в ближнем инфракрасном диапазоне и искать вспышку килоновой.
Е. Быковский
―
Ясно. А аргументация, про которую речь шла в статье, что плутоний мог попасть на Землю в начальный период её существования, а потом миллиарды лет его не было. Как это согласуется с тем, что такие столкновения бывают пусть редко, раз в десятки тысяч лет, но всё-таки не раз в миллиарды лет. Почему он после этого не попадал к нам?
С. Попов
―
Здесь есть две величины, которые нужно сравнивать друг с другом. Первая – это период полураспада плутония. Это 80 с чем-то миллионов лет. И характерный период перемешивания веществ в галактике. То есть у нас, как и в галактике, перемешивание происходит в основном за счёт турбулентности в воздухе. То есть, например, если в школе ученики на переменке где-то за задней партой покурили, если бы не турбулентность в воздухе, то учитель мог бы довольно долго не заметить этого события. Но за счёт турбулентности всё это происходит гораздо быстрее. В галактике тоже перемешивание газа происходит за счёт турбулентности в межзвёздной среде, но масштабы другие. Хотя скорость движения вещества гораздо больше, чем в комнате, и масштабы гораздо больше, и характерное время перемешивания в галактике – это, в зависимости от масштабов, может быть, несколько сотен миллионов лет, и поэтому требуется какое-то время, чтобы вещество хорошо перемешалось.Другое дело – если бы впрыскивалось по чуть-чуть большим количеством сверхновых, которые везде-везде у нас раскиданы, и мы знаем, что они вспыхивали в нашей истории, в наших окрестностях. Тогда перемешать гораздо проще и донести это до нас.
Е. Быковский
―
Понятно. А это события, которые происходили реже и, видимо, в большой дальности от нас, и плутоний, который получился из столкновений нейтронных звёзд, ещё раз когда-нибудь достигнет, но, опять-таки, через сотни миллионов лет.
С. Попов
―
В общем, да. Неопределённость сводилась к тому, или вспрыск, вброс вещества происходит часто, но по чуть-чуть, и это сверхновая, или сразу много, но редко, и это слияние двойных нейтронных звёзд. То есть важно понимать, что, конечно, работает и то, и то. Просто вопрос: что даёт больше? Что доминирует в общем вкладе? И последние годы доминирует идея о том, что в так называемые элементы R-процесса (от английского rapid – «быстрый») основной вклад вносят слияния нейтронных звёзд. В популярной литературе обычно говорят о том, что большая часть золота, которая у нас есть, скорее всего попала к нам после того, это золото сформировалось после слияния двойных нейтронных звёзд.
Е. Быковский
―
Но золота на земле гораздо больше, чем плутония-244.
С. Попов
―
Золота больше. Здесь есть две вещи. Во-первых, оно не распадается. Во-вторых, у него меньше атомный номер, и его проще делать. То есть процесс такой. У вас происходит взрыв, у вас летит вещество, и вокруг летит очень много нейтронов. Нейтронам проще проникать в ядра, поскольку они нейтральные частицы, а от протонов отпихиваются протоны ядра. Нейтроны попадают в ядра. Дальше внутри ядра нейтрон может превратиться в протон, излучив при этом электрон. И элемент перескакивает в следующую клеточку таблицы Менделеева. И начинается это всё с относительно лёгких элементов. Скажем, с железа. А дальше вы нахватываете нейтроны, и времени мало. Пока нейтронов много, пока всё это летит, то есть всё это действительно очень быстрый процесс. И поэтому, конечно, чем больше нейтронов вам надо нахватать, чем на большее количество клеточек надо перепрыгнуть, тем менее это вероятно, потому что это отнимает больше времени.
Е. Быковский
―
То есть во время столкновения нейтронных звёзд рождается множество элементов, и чем больше у них атомное число, тем с меньшей вероятностью они рождаются, тем с меньшей вероятностью попадут к нам.
С. Попов
―
Да. Кроме того, элементы примерно до висмута можно образовывать и в обычных звёздах безо всяких взрывов. Это уже так называемый медленный процесс. Когда нейтронов мало, то над ядром уже во внешних слоях красных гигантов могут образовываться элементы, опять-таки, начав примерно с железа. Постепенно захватывая электроны, они могут двигаться по таблице Менделеева, но так они доберутся до висмута. То есть до плутония, до урана они просто не доберутся в таком случае. Так что для формирования золота, например, есть ещё один дополнительный источник, довольно мощный, который уже не связан со взрывом.
Е. Быковский
―
Тут я ещё раз на всякий случай напомню слушателям, что практически все элементы из таблицы Менделеева тяжелее водорода сформировались в недрах звёзд, впрочем, как мы, то, из чего мы состоим, правильно?
С. Попов
―
Более того, даже, например, водород, который не сформировался в звёздах, а появился на заре существования Вселенной, тот водород, который есть в нас, мог пройти звёздную стадию, он мог быть, например, во внешних слоях звезды, никогда не пережигался в более тяжёлые элементы, был выброшен. Так что даже атомы водорода в нашем теле могли побывать внутри какой-то звезды.
Е. Быковский
―
Прекрасная картинка. Спасибо большое, Сергей.
Н. Асадова
―
Это был Сергей Попов, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Государственного астрономического института имен Штернберга. И у нас сразу вопрос от слушателей. Виталий Авилов: «Звёзды – это наши мамы?». Судя по этому комментарию, да, наши мамы, папы, дедушки, бабушки.
Е. Быковский
―
Всё-таки, Виталий, мама у нас у каждого своя. Это как у пирога мама всё-таки духовка, но сделан он из муки, которая появилась вы сами понимаете, откуда.
Н. Асадова
―
Да, я надеюсь.
Е. Быковский
―
А, может, вы не понимаете, откуда появилась мука. Это вопрос специально для нашей передачи.
Н. Асадова
―
И, собственно, +79859704545 – это телефон нашего прямого эфира. Вы можете присылать свои вопросы на этот телефон для СМС. Я вижу, уже начали присылать.
Е. Быковский
―
Кстати, Дмитрий из Киева спрашивает и в прошлый раз спрашивал, а мы забыли записать этот вопрос: «Если алмаз – самый твёрдый из известных материалов, чем он обрабатывается?». Очень простой ответ: алмазами. Раньше пилили и обрабатывали специальной железной проволокой, шаржированной алмазным порошком, не пропитанной, а нанесённым на поверхность. Сейчас тоже пилят такими быстровращающимися бронзовыми дисками, на которые подаётся суспензия алмазного порошка. В общем, алмазы обрабатывают алмазами, Дмитрий.
Н. Асадова
―
А ещё возник вопрос. Ты говорил про то, что период плутония-244 – это 100 млн лет. Сергей Попов произносил цифру 80.
Е. Быковский
―
Кажется, слегка промахнулись.
Н. Асадова
―
Мне кажется, да. Если быть точным, то его период полураспада – 120 млн лет.
Е. Быковский
―
Наргиз, чтоб мы делали с Сергеем Поповым…
Н. Асадова
―
Хорошо. Сейчас мы прервёмся на 2 мин рекламы, а затем продолжим нашу передачу.