Исследователи впервые засекли важнейшее свойство материи с высоты

Хиральность — способность любой молекулы не совмещаться со своим зеркальным отражением — подобно нашим рукам. Разделяют несколько типов хиральности. Например, природные аминокислоты —«строительные материалы» белков — имеют левостороннюю хиральность, тогда как хиральность природных сахаров, входящих в состав ДНК и РНК, — правосторонняя. Такая «чистота» различных молекул в их пространственной ориентированности называется гомохиральностью. Учёные до сих пор ломают головы над вопросом возникновения гомохиральности, однако считают, что это свойство — неотъемлемая часть всего живого.

Недавно учёные из Швейцарии решили посмотреть, можно ли засечь сигналы гомохиральности с воздуха. Зачем им понадобилась эта информация? Всё очень просто. Во-первых, возможность засекать сигналы хиральности без соприкосновения с поверхностью важна для поиска жизни на других планетах. А во-вторых, такой анализ может многое рассказать о состоянии растений на Земле.

Исследователи провели эксперимент. На вертолёте они поднялись на высоту в 2 километра и принялись искать сигналы гомохиральности, двигаясь со скоростью 70 км/ч. Но как именно можно засечь такие сигналы? Ответ кроется в физических свойствах электромагнитного излучения.

В электродинамике описано одно из состояний поляризации — круговая поляризация. Как пояснили учёные, часть света, отражаемого биологической материей, будет двигаться спирально — по часовой или против часовой стрелки. Это и есть круговая поляризация в действии. И вызвано это именно гомохиральностью природных молекул.

Конечно же, сигнал круговой поляризации волн, исходящий от молекул, крайне слаб. Однако есть один инструмент, способный его уловить — спектрополяриметр. Команда учёных, проводившая эксперимент, долгие годы работала над тем, чтобы создать свою версию этого инструмента, чувствительность которой позволила бы уловить столь незаметные сигналы даже с воздуха. Разработанный инструмент был назван TreePol. Он способен фиксировать наличие круговой поляризации, исходящей от растительности, на расстоянии в несколько километров.

Вернёмся к эксперименту. Пролетая на вертолёте вместе с TreePol на борту, ученые смогли засечь множество различных сигналов поляризации: устройство помогало отличить, какие сигналы исходят от биологической материи, а какие — от абиотической (например, асфальта на дорогах). Инструмент мог различать и разные типы растительности: траву, леса и даже водоросли в озёрах.

Таким образом, учёным впервые удалось зафиксировать поляризационные сигналы гомохиральности — важнейшего свойства природной материи. В дальнейшем учёные хотят усовершенствовать устройство и зафиксировать аналогичные свойства с ещё большей высоты — низкой околоземной орбиты.

Фото: Answers in Genesis