В Екатеринбурге живут и работают ученые, которые прямо сейчас делают открытия. О них знают в узкой профессиональной среде, но широкому кругу эти достижения малоизвестны. Кажется, что им так и придется оставаться в тени, пока не завирусится околонаучное видео в TikTok или на них не обратит внимание блогер. Мы решили это исправить.
It’s My City совместно с компанией «Брусника», которая тоже любит изобретать, запускает спецпроект об уральских ученых. В первом материале рассказываем о заведующем научной лабораторией астрохимических исследований УрФУ Антоне Васюнине. Он изучает сложную химию, которая может свидетельствовать о жизни за пределами Земли. Антон объяснил, как это возможно, описал процесс формирования зарплаты ученого и рассказал, почему интересных рассказов о науке недостаточно для того, чтобы сделать ее популярной.
«С любви к математике началось увлечение наукой»
— Моя мама работала школьной учительницей, поэтому с детства я воспитывался в среде с культом учебы. К тому же мне всегда было интересно в чем-то разбираться, понимать, как что работает: однажды я взял у своего дяди старый телефон, вскрыл его и начал копаться в деталях. Учился я в обычной школе на Уралмаше, которая больше славилась своими спортивными успехами. Но у нас была очень хорошая учительница математики Елена Владимировна Полуянова, благодаря которой я увлекся предметом и начал интересоваться наукой.
В конце школы я планировал учиться на матмехе, но не прошел по конкурсу, и зачислился на физфак УрГУ, где начал изучать геоинформационные системы. На приставку «гео» в момент поступления внимания я не обратил, а когда начал учиться, понял, что там больше геодезия и картография, а не информационные технологии. Короче, после второго курса я перевелся на астрофизику ― мне показалось, что это интереснее, да и математики там было больше. Постепенно мой интерес в астрономии становился более узким, и к концу обучения я начал заниматься астрохимией. В 2003 году получил степень бакалавра, в 2005 ― магистра, а после этого поступил в аспирантуру.
«Научные поиски внеземной жизни ведутся с помощью химии»
— Астрохимики не ищут зеленых человечков, а исследуют химию в космосе, которая может приводить к образованию сложных молекул — потенциальных строительных кирпичиков, из которых могут складываться аминокислоты, сахара и белки. По сути, мы пытаемся понять, как в суровых условиях космоса образуются химические соединения, которые потом могут участвовать в появлении чего-то живого. Например, уже доказано, что глицин может производиться в полной темноте, без излучения звезд и при очень низких температурах. А эта аминокислота ― важный строительный материал для той жизни, которую мы знаем.
Помимо поиска внеземной жизни, астрохимики также изучают разные химические реакции в экзотических условиях космоса и проводят эксперименты, в которых эти экзотические условия воспроизводят на Земле.
Дело в том, что существует ряд молекул, которые хотя и образуются на нашей планете, но почти сразу из-за плотности атмосферы разрушаются. В космосе же атмосферы нет, а потому этим молекулам там ничто не мешает. Такие химические процессы, происходящие при очень низких температурах и практически в полном вакууме, в очень разреженной газопылевой смеси, совсем мало изучены. И очень интересны для профессиональных исследователей.
Исследование про глицин, о котором я уже говорил, проводилось совместными усилиями ученых из разных стран: там были специалисты из Великобритании, Нидерландов, Германии, США и России. В том числе и сотрудник нашей лаборатории Глеб Федосеев. Международная группа ученых занималась экспериментом больше года, они интерпретировали результаты, проводили внутренние дискуссии, потом ждали оценки нескольких рецензентов. Описание исследования можно прочесть в журнале Nature Astronomy.
До выхода статьи считалось, что глицин образуется только под воздействием космических лучей и ультрафиолетового излучения: ученые полагали, что нужна какая-то энергия, чтобы формировались органические молекулы. А исследование, о котором мы говорим, экспериментально подтвердило, что энергия необязательна. По сути, все это ― внутренняя дискуссия, понятная только специалистам. Но ее итогом стала гипотеза, что аминокислоты ― важнейшие кирпичики жизни ― могут появляться без звезд, а значит, могут быть более распространенными, чем раньше было принято думать.
Вакуум и минус 263 градуса: зачем создавать космические условия в лаборатории
— Исследование формирования глицина проходило на оборудовании Лейденского университета, которое имитирует космические условия. Последние шесть месяцев в нашей лаборатории УрФУ идет монтаж похожей, но более современной экспериментальной установки. С помощью этого механизма удастся проводить целые классы подобных экспериментов и исследовать образования многих других сложных веществ. С одной стороны, нам интересны и простые соединения, из которых состоит межзвездный лед: там и обычная вода, и диоксид углерода. С другой ― органические соединения, которые участвуют в химии, возможно, ведущей к возникновению жизни.
Ключевыми элементами нашей установки являются насосы, которые создают вакуум. Сделать плотность атомов на Земле равной плотности атомов в космосе ― непростая задача. Сначала превакуумные насосы снижают давление в тысячу раз, а потом турбомолекулярные насосы удаляют последние атомы газов. На то, чтобы выкачать все содержимое камеры объемом пять литров, уходит около трех суток. Нужную температуру внутри создадут с помощью криостата ― он охладит камеру до минус 263°C. В самой камере мы поместим подложку, поверхность которой схожа с той, что есть на космических пылинках. Считается, что именно на покрывающихся льдом частицах космической пыли происходят самые интересные химические реакции. А потом мы будем помещать внутрь специальные составы и смотреть с помощью другого оборудования, какие химические реакции там будут происходить.
«Интересные рассказы о науке сами по себе никогда не сделают ее популярной и значимой»
— За последние десятилетия УрФУ закупил много дорогого и современного оборудования. Однако специфической проблемой нашего университетского корпуса является недостаток площадей. Это историческая проблема, которая складывалась десятилетиями: деньги на лабораторию есть, а на место для нее нет. Возможно, проблему решит новый кампус УрФУ, который строится к Универсиаде. Также периодически возникают проблемы с кадрами: не так легко найти высококвалифицированного специалиста, особенно для такой узкой области, как астрохимия. Нужны и начинающие молодые сотрудники. Сейчас мы ищем аспирантов для работы с новым оборудованием. Мы на кафедре недавно обсуждали, что люди сегодня не воспринимают науку в качестве карьеры. Очень многие приходят с непонятной мотивацией, случайно доходят до аспирантуры и не осознают, что научная деятельность ― это тоже работа.
При этом нельзя просто взять и привлечь молодых людей рассказами о том, как интересны научные исследования.
Наука не может существовать отдельно от экономики. Если у нашего государства сырьевая ориентация, то и реальная потребность в ученых будет в основном ограничена сырьевыми интересами.
На рынке могут требоваться, например, нефтехимики, а весь остальной спектр специалистов, который есть в мире, скорее всего, будет востребован слабо. Так что интерес у молодых людей может появляться только естественным способом. Если в стране развиваются современные сектора экономики, то и наука там становится популярнее. Никто же, например, не задается вопросом, как популяризовать профессию айтишника.
Кроме того, не только УрФУ, но и вся система образования в нашей стране испытывает большие сложности с бюрократизацией. Непонятно, как уменьшать число бессмысленных бумаг на уровне отдельного вуза. Все это не только отнимает время, но и усложняет рабочий процесс. Например, антимонопольное законодательство запрещает университетам покупать определенные приборы и велит лишь описывать необходимые характеристики и объявлять конкурс. В итоге мы тратим время на описание, а потом еще рискуем вместо хороших вещей получать приборы ужасного качества, которые формально соответствуют требованиям. Слышал, что недавно были сделаны послабления в смысле закупок для институтов Академии наук. Если это правда, то необходимо эти послабления распространить и на вузы.
«Зарплата ученого ― как выигрыш в казино: никто не знает, будет ли она и какой»
— Деньги, которые в нашей стране получает университетский ученый, можно сравнить с выплатами в казино. Иногда они есть и их даже хватает, а иногда их практически нет. То, что мы зарабатываем, как правило, формируется из ставки в университете и из грантов, на которые мы можем претендовать. Грантовые выплаты, конечно, могут превышать постоянную зарплату, но на них нужно также закупать оборудование и реагенты, отчислять накладные расходы. Сейчас у нас с коллегами по лаборатории несколько выигранных грантов, а вместе с ними и постоянная отчетность. Иными словами, если постоянно работать и участвовать в конкурсах, то ученому хватает на жизнь. Но с другой стороны ― нет никакой гарантии, что грант продлят в следующем году, поэтому деньги быстро могут закончиться.
В целом я веду довольно тихую жизнь, бывает, что провожу время с друзьям, езжу с ними на шашлыки. Иногда, выйдя пораньше из лаборатории, могу купить пива и посмотреть сериал. В квартире, естественно, у меня нет никаких склянок или специальных устройств для работы. Формулы я записываю на обычной бумаге, а статьи пишу на компьютере с большим экраном. Живу же я в советской кирпичной двенадцатиэтажке. Мне нравится, что там метровые стены и я никогда никого не слышу, что почти не встречается в современных новостройках. В Екатеринбурге мне жить комфортно. Единственное, я не питаю никаких симпатий к высотным жилым зданиям, которые появляются все чаще и чаще.
«Я убежден, что внеземная жизнь существует»
— Возникновение жизни во Вселенной — это один из самых интересных, сложных и междисциплинарных вопросов в науке. Уже накоплено много фактов, которые постепенно складываются в непротиворечивую картину, но, конечно, с большим количеством пробелов.
Одной из главных загадок до сих пор считается процесс появления первой отдельной клетки. Неясно, как так вышло, что все важные химические элементы сформировали органеллы, собрались вместе, окружили себя защитной оболочкой и стали вместе работать.
Но я уверен, судя по тому, как развивалась наука раньше, что однажды мы поймем и это.
Также я убежден, что внеземная жизнь существует. Как минимум, на простейшем уровне. Солнце ― заурядная звезда, Земля, по-видимому, обычная планета. Таких же только в нашей галактике миллионы, а подобных галактик во Вселенной ― миллиарды. Так что я не понимаю, с чего нам считать, что мы такие уникальные? Есть шансы найти жизнь даже на планетах Солнечной системы. Может быть, что-то найдут на Марсе. На Энцеладе (это спутник Сатурна), скорее всего, есть целый океан под толщей льда. Другое дело ― высокоразвитые цивилизации. Возможно, что есть и они. Вопрос лишь в том, почему они молчат, а не фонят радиоизлучением своих телепередач во все стороны. Возможно, что такие цивилизации, как наша, живут не очень долго: пару десятков тысячелетий, что не очень большой срок для Вселенной, которой больше 13 миллиардов лет, потом такие цивилизации умирают и не пересекаются по времени с другими.
Партнерский материал
Нам нужна ваша помощь! It’s My City работает благодаря донатам читателей. Оформить регулярное или разовое пожертвование можно через сервис Friendly по этой ссылке. Это законно и безопасно.