Данная установка станет ключевым элементом Центра лабораторной астрофизики Самарского филиала Физического института имени П.Н.Лебедева РАН (СФ ФИАН). Центр астрофизики создан в рамках мегагранта правительства РФ "Происхождение и эволюция органических молекул в нашей Галактике". Работы по сборке оборудования ведут ученые СФ ФИАН и Самарского университета им. Королева. Этим летом была смонтирована главная часть установки - вакуумная камера для создания сверхвысокого вакуума. Идет заключительный этап сборки установки.

"Главной задачей Центра лабораторной астрофизики является исследование путей возникновения биохимически значимых органических соединений в нашей Галактике. Мы изучаем, как сложные биохимические соединения (такие, как функционализированные ароматические молекулы) образуются в космосе, внутри межзвездных льдов и на поверхности частиц космической пыли. Это помогает уточнить химическую эволюцию Солнечной системы и приблизиться к пониманию того, как на Земле могла зародиться жизнь. Ключевым элементом самарского Центра станет эта экспериментальная установка мирового уровня, воспроизводящая условия глубокого космоса и позволяющая моделировать воздействие космического ионизирующего излучения на аналоги внеземных льдов в широком диапазоне химических и физических параметров. Главная часть установки уже смонтирована - это вакуумная камера для создания сверхвысокого вакуума. Полностью завершить сборку планируется этой осенью, рабочий запуск установки и начало экспериментов намечены на конец текущего года", - рассказал директор СФ ФИАН, профессор кафедры физики Самарского университета им. Королева Валерий Азязов.

По словам ученого, в мире пока еще нет ни одной лаборатории, которая обладала бы всеми необходимыми компетенциями и возможностями для достижения значительного прогресса в данной междисциплинарной деятельности на стыке физики, химии, биологии и астрономии.

"Хотя исследования взаимодействия ионизирующего излучения с аналогами межзвездных льдов проводились в течение почти полувека, понимание синтеза сложных органических молекул в межзвездном пространстве до сих пор пребывает в зачаточном состоянии. Предыдущие исследования были ограничены техническими возможностями для проведения экспериментов и недостаточным уровнем оборудования для анализа образующихся молекул", - отметил Валерий Азязов.

Внутри создаваемой в Самаре установки можно будет воспроизводить условия различных уголков межзвездной среды - от холодных молекулярных облаков до областей звездообразования. Основная масса экспериментов будет проходить при температурах от 10 до 50 градусов Кельвина (от -263 до -223 градусов Цельсия), хотя в целом температуру экспериментов можно будет менять в широком диапазоне от четырех до 350 градусов Кельвина (от -269 до +76 градусов Цельсия). Специальные насосы создадут внутри основной камеры установки сверхвысокий вакуум, благодаря чему будет исключено появление в рабочем пространстве каких-либо загрязнений или примесей.

В центре камеры установлено крохотное серебряное зеркальце площадью всего 1 кв. см. Во время экспериментов в помощью газовых конденсационных узлов на зеркальце будет образовываться тонкая ледяная "мантия" толщиной в несколько сотен нанометров - по данным ученых, слой льда именно такой толщины покрывает частицы звездной пыли в космосе. Лед будет особенного состава - созданный по настоящим космическим рецептам. Кроме привычной воды, в качестве ингредиентов такого внеземного льда будут выступать также различные ароматические молекулы - в различных процентных соотношениях для разных экспериментов.

Покрытое льдом серебряное зеркальце станет мишенью, которая во время экспериментов будет "обстреливаться" пучками частиц - фотонов, электронов и других, совсем как в реальном космосе. Научные приборы будут фиксировать и анализировать образующиеся при этом продукты реакций. Согласно расчетам, установка поможет "ускорить" время протекания реакций - например, десять часов облучения фотонами ледяной мишени на установке будут примерно эквивалентны 1 миллиону лет облучения льда фотонами в условиях молекулярного облака в космосе.

Как считают ученые, в ходе этих экспериментов удастся получить биологически важные молекулы, и тогда, например, можно будет понять, как в космосе образуются простейшие аминокислоты, которые затем с помощью метеоритов могут попасть на Землю. Научное оборудование также можно будет использовать для испытаний на радиационную прочность перспективных материалов для обшивки космических кораблей и спутников.

"Установка будет располагать множеством источников различного излучения и сможет показать, что произойдет с тем или иным веществом в условиях космоса. Она легко адаптируется для определения радиационной стабильности материалов и покрытий космических зондов и лунных станций", - сказал директор СФ ФИАН.

После запуска установки Самару можно будет по праву считать мировым научным центром компетенций в сфере исследований зарождения жизни во Вселенной. Как сообщалось ранее, в 2021 году в международной научно-исследовательской лаборатории "Физика и химия горения" Самарского университета в рамках мегагранта правительства РФ была создана самая большая в мире экспериментальная установка, которая позволяет исследовать и моделировать не только процессы, происходящие в камерах сгорания газотурбинных двигателей, но и химические реакции, характерные для околозвездного пространства. Как было доказано учеными, в результате этих химических реакций на поверхности звездных пылинок, образованных из полициклических ароматических углеводородов, могут синтезироваться органические молекулы.

"Можно с уверенностью сказать, что благодаря совместной работе международной лаборатории "Физика и химия горения" и Центра лабораторной астрофизики Самара станет научным центром компетенций мирового уровня в сфере исследований зарождения жизни во Вселенной", - подытожил Валерий Азязов.