Чем пахнет комета? Нафталином, благовониями и миндалем

НаукаНаука

«Можно провести ваткой по лбу и сказать, что принимает человек»

Беседовала Елена Кудрявцева

Чем пахнет комета? Свежая публикация в журнале Nature отвечает: нафталином, благовониями и миндалем. Сложные ароматические молекулы найдены в разогретом хвосте кометы Чурюмова-Герасименко с помощью масс-спектрометрии. Как этот метод помогает разбираться в структуре вещества, какие предлагает способы выявления болезней и почему левое важнее правого, «Ъ-Науке» рассказал профессор Сколковского института наук и технологий, член-корреспондент Российской академии наук Евгений Николаев.

— Чем принципиально отличаются первые спектрометры от тех, что работают сейчас?

— В первых приборах ионы разделялись по массам в магнитном поле. Сегодня магнитные масс-спектрометры остались в двух нишах. Первая связана с точным измерением соотношения количества изотопов в атомной физике. Задача возникла при исследовании процесса деления урана, которым занимался, в частности, гениальный физик Энрико Ферми. Тогда было известно, что в уране есть 238 и 235 изотопы, но не было ясно, какой из них обладает радиоактивностью. Ферми узнал от друзей, что есть замечательный парень, аспирант в Миннеаполисе, который может разделить эти изотопы, и прислал ему природный уран по почте письмом. Аспиранта звали Альфред Карл Отто Нир, впоследствии он стал одним из известнейших и наиболее продуктивных масс-спектрометристов. Нир разделил присланный ему уран на изотопы, и Ферми определил, что радиоактивен уран-235. С этого началась атомная бомба. Первая урановая атомная бомба, сброшенная на Хиросиму, была сделана с помощью масс-спектрометра на так называемом калутроне (calutron).

— Сегодня, наверное, об этом методе чаще вспоминают, говоря датировках археологических объектов.

— Это другая ниша магнитных масс-спектрометров. Ускорительную масс-спектрометрию используют для определения возраста археологических находок, геологических пород, тканей живых организмов разных исторических периодов. Наиболее известный — радиоуглеродный. Можно с точностью до 15 лет определить возраст предметов не старше 50 тыс. лет. Датирование происходит с помощью определения концентрации в образце изотопа углерода-14, который образуется где-то на высотах 8–15 км, а потом усваивается через углекислый газ растениями. Если растение гибнет, углерод распадается и превращается в азот, и по отношению содержания оставшегося в образце 14-го углерода к содержанию 12-го и 13-го можно определить время с момента прекращения углеродного обмена образца. Самая известная в этой области работа связана с датировкой Туринской плащаницы: было установлено, что ее изготовили примерно в XII–XIII веке.

Российские приоритеты

— С конца ХХ века мы видим огромное количество применений масс-спектрометров для изучения живых систем. Почему их не могли изучать раньше?

— Биологические системы очень сложные, потому что состоят из огромного количества разных молекул, в основном очень большого размера с десятками тысяч атомов. Если ионизировать их электронным ударом, они распадаются на мелкие фрагменты и трудно понять, из какой молекулы летят «осколки». К тому же, чтобы ионизировать электронами, молекулы надо испарить и перетащить в вакуум, что в случае больших молекул невозможно. Прорыв произошел после того, как научились ионизировать большие молекулы, не разрушая их. Разные методы появлялись начиная с 1970-х годов, и я помню, как планировал применять метод вторичной ионной миссии для биологических систем. Но, к сожалению, тогда мои руководители не поняли и не увидели эту возможность.

Настоящую революцию произвел так называемый метод электроспрея, создание которого приписывают американцу Джону Фенну, за что он получил Нобелевскую премию. Хотя в России Лидия Николаевна Галль показала такую возможность раньше Фенна, но не была услышана мировой научной общественностью. В этом методе биологические молекулы обычно распыляются в водно-метанольном растворе на мелкие заряженные капельки. Капельки испаряются, заряды оседают на молекулы, не разрушая их, и можно измерять массы этих многозарядных ионов. Этот метод получил невероятное количество применений в самых разных областях. Например, сейчас я могу провести ватным тампоном у вас по лбу и по анализу этого мазка сказать, чай или кофе вы пили на завтрак, какие лекарства принимаете и так далее.

— В 2011 году вы открыли новый метод в рамках масс-спектрометрии, который позволил изучать ранее недоступные объекты. Что это такое?

— Да, мы предложили новые способы измерения масс-спектров в рамках масс-спектрометрии ионно-циклотронного резонанса, которую изобрели канадцы Комиссаров и Маршалл. В этом методе мы запираем ионы в ловушку, которая находится в сильном магнитном поле, раскручиваем их, и по частоте вращения очень точно измеряем массу. Я вместе с аспирантом придумал и затем реализовал новый тип ионной ловушки для этого метода, который позволил на порядок увеличить точность. Наша ловушка входит в состав самых точных масс-спектрометров, выпускаемых промышленностью.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Путешествие на Венеру Путешествие на Венеру

Фрагменты из романа Ахилла Эро «Путешествие на Венеру»

Наука и жизнь
Счастье незавершенного гештальта Счастье незавершенного гештальта

Что помогает осознать предназначение и как оно создает нас?

Psychologies
Вечные ценности Вечные ценности

Интерьер в духе дворцовой классики с иконами современного дизайна

SALON-Interior
Образ дьявола как политический инструмент Образ дьявола как политический инструмент

Как Израиль остановил революцию в Иране

Монокль
Глава молдавского оппозиционного блока «Победа» Илан Шор: Евроинтеграция – это морковка, которую нам подвесили Глава молдавского оппозиционного блока «Победа» Илан Шор: Евроинтеграция – это морковка, которую нам подвесили

Молдавский оппозиционер Илан Шор о своем отношении к процессу евроинтеграции

Ведомости
Нина Гребешкова: «Лёня на меня действовал магически» Нина Гребешкова: «Лёня на меня действовал магически»

В его присутствии мне хотелось быть умнее. Не хохотать без особой причины

Караван историй
«Все неправда!» Тайная причина, почему ни один мотоцикл не ездит быстрее 300 км/ч «Все неправда!» Тайная причина, почему ни один мотоцикл не ездит быстрее 300 км/ч

Почему у мотоциклов есть ограничения по скорости?

ТехИнсайдер
8 доказанных наукой привычек, которые действительно повышают интеллект 8 доказанных наукой привычек, которые действительно повышают интеллект

Какие ритуалы стоит добавить в свою рутину, чтобы стать умнее

Maxim
«Ким Ир Сен: Вождь по воле случая» «Ким Ир Сен: Вождь по воле случая»

Как будущий правитель КНДР стал партизаном

N+1
Больше заботы, меньше риска: почему родители все чаще хотят девочек, а не мальчиков Больше заботы, меньше риска: почему родители все чаще хотят девочек, а не мальчиков

Что может стоять за желанием родителей завести девочку, а не мальчика?

Forbes
Почему автомобиль-утопленник не всегда страшен. Эксперты все объяснили Почему автомобиль-утопленник не всегда страшен. Эксперты все объяснили

Стоит ли отказываться от покупки автомобиля, побывавшего в воде?

РБК
«Черный квадрат» раздора «Черный квадрат» раздора

Краткая история главной картины ХХ века

Weekend
Почему мы тянем время, даже когда знаем, что надо уйти? О токсичных отношениях и ловушках сознания Почему мы тянем время, даже когда знаем, что надо уйти? О токсичных отношениях и ловушках сознания

Почему же так сложно выйти из замкнутого круга токсичных отношений?

VOICE
Лето твоей любви Лето твоей любви

Простые приемы, которые помогут тебе стать счастливой женщиной

Лиза
Искусственный коллега: как российские нейросети трансформировали бизнес и заменят ли людей алгоритмы Искусственный коллега: как российские нейросети трансформировали бизнес и заменят ли людей алгоритмы

ИИ-экспансия в бизнесе: чего ждать дальше и как подобрать для себя нужный сервис

Inc.
Когда медицина перестает быть бумажной: как Москва лечит людей и спасает деревья Когда медицина перестает быть бумажной: как Москва лечит людей и спасает деревья

Как электронная медицина спасает сотни деревьев?

Правила жизни
Заполняя белые места на карте Заполняя белые места на карте

Некоторые ключевые вехи экспедиционной истории РГО

Вокруг света
Зерно тщеславия Зерно тщеславия

Как провалились американские санкции против СССР

Деньги
Как основатели УГМК заработали в Верхней Пышме миллиарды долларов Как основатели УГМК заработали в Верхней Пышме миллиарды долларов

Как основатели УГМК создали бизнес-империю в Верхней Пышме

Forbes
Хуссам Шакуф: «Мне нравится расширять границы привычного» Хуссам Шакуф: «Мне нравится расширять границы привычного»

Работы архитектора Хуссама Шакуфа расширяют границы современного урбанизма

Ведомости
Клан Сгарсгардов: что нужно знать об одной из самых известных актерских династий Клан Сгарсгардов: что нужно знать об одной из самых известных актерских династий

С чего, а вернее, с кого началась династия Сгарсгардов

Правила жизни
Компьютерное зрение: когда роботы перестали тыкать пальцем в небо? Компьютерное зрение: когда роботы перестали тыкать пальцем в небо?

Зачем нужно компьютерное зрение и какие задачи оно решает в разных сферах

Наука и техника
От Бармалеевой до Фонтанки От Бармалеевой до Фонтанки

Отрывки романа Евгения Водолазкина с предисловием автора

СНОБ
Наши на Западе: как Америка влюбилась в венгерские «Икарусы» Наши на Западе: как Америка влюбилась в венгерские «Икарусы»

Ikarus – история автобусов, которые лидировали одновременно и в СССР, и в США

ТехИнсайдер
Белеет парус на болоте Белеет парус на болоте

Чем так уникален нерукотворный природный парус — белокрыльник болотный?

Наука и жизнь
Психология ожиданий: как наши прогнозы формируют реальность Психология ожиданий: как наши прогнозы формируют реальность

Что такое ожидания и почему они имеют над тобой такую власть

VOICE
Астрономы выдвинули «безумную идею» о Плутоне — ничего подобного в Солнечной системе найдено не было Астрономы выдвинули «безумную идею» о Плутоне — ничего подобного в Солнечной системе найдено не было

Что скрывается в туманной дымке карликовой планеты Плутон?

Inc.
Недобрососедские отношения: как зумеры обесценили мечту миллениалов и что из этого получилось Недобрососедские отношения: как зумеры обесценили мечту миллениалов и что из этого получилось

Почему зумерам и миллениалами так сложно взаимодействовать друг с другом?

Правила жизни
Кадровиков много, а пользы — мало: 5 неочевидных ошибок в HR, которые могут стоить вам сотрудников Кадровиков много, а пользы — мало: 5 неочевидных ошибок в HR, которые могут стоить вам сотрудников

О главных ошибках, которые допускает бизнес в работе с кадрами

Inc.
«Герофарм» продолжает экспансию на глобальный рынок «Герофарм» продолжает экспансию на глобальный рынок

Петр Родионов — о том, как вырос один из флагманов импортозамещения

Монокль
Открыть в приложении