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

Зелёная подкладка, или Разгадка тайны Саши Баки Зелёная подкладка, или Разгадка тайны Саши Баки

При изучении русской иконографии важна любая, даже самая незначительная деталь

Дилетант
Как заснуть буквально за минуту: способ, который все мы бессознательно используем Как заснуть буквально за минуту: способ, который все мы бессознательно используем

Как помочь своему организму заснуть?

Maxim
Квадратная правда: как расширить границы квартиры, не покупая новую Квадратная правда: как расширить границы квартиры, не покупая новую

Как маленькая квартира может стать больше большой

Inc.
Как сахар влияет на клеточное старение и разрушает коллаген: данные исследований Как сахар влияет на клеточное старение и разрушает коллаген: данные исследований

Почему сахар провоцирует воспаления клеток?

ТехИнсайдер
Александр Лабас: не авангардист, не соцреалист Александр Лабас: не авангардист, не соцреалист

Голос А. Лабаса — сложный, полифоничный, подчас ускользающий от прямых смыслов

Монокль
Нестор Энгельке Нестор Энгельке

Нестор Энгельке внес топоропись в энциклопедию современного искусства

Собака.ru
«Черный квадрат» раздора «Черный квадрат» раздора

Краткая история главной картины ХХ века

Weekend
Типы старения лица и кожи: какие бывают и как их определить Типы старения лица и кожи: какие бывают и как их определить

Какие типы старения лица и организма существуют?

РБК
«Что знает Мариэль?»: зачем колкое драмеди меняет местами детей и родителей «Что знает Мариэль?»: зачем колкое драмеди меняет местами детей и родителей

Как «Что знает Мариэль?» по-новому рассматривает детско-родительские отношения

Forbes
Вот оно какое, наше лето Вот оно какое, наше лето

Чем занять ребенка на даче: советы для детей любого возраста

Лиза
10 неожиданных вопросов Кате Гусевой 10 неожиданных вопросов Кате Гусевой

Расспросили королеву ремиксов Катю Гусеву о вере в приметы и любви к собакам

VOICE
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
Антиоксиданты: зачем они нужны и где их искать Антиоксиданты: зачем они нужны и где их искать

Какие продукты стоит внести в меню, чтобы поддерживать тело в тонусе?

Правила жизни
Кнут Гамсун Кнут Гамсун

Кнут Гамсун говорил от имени нации и тем сильно её скомпрометировал

Дилетант
Мошенники делают ставки Мошенники делают ставки

Как мошенники используют аккаунты граждан в букмекерских конторах

Ведомости
Инфляция в белых халатах Инфляция в белых халатах

Медицинская инфляция может ускориться до 14% к концу года

Ведомости
Пифагор, или Теорема с одним неизвестным Пифагор, или Теорема с одним неизвестным

«Нет ни одной детали в жизни Пифагора, которая не была бы опровергнута»

Дилетант
Рабби Давид из люфтваффе Рабби Давид из люфтваффе

В 2019 году Бундестаг одобрил введение в Германии военного раввината

Дилетант
Японский десант на Великих озерах Японский десант на Великих озерах

Большое поглощение в мировой металлургии все-таки состоится

Монокль
Тюрьма народов Тюрьма народов

Как побег из Алькатраса лишь укрепил имидж легендарной тюрьмы

Дилетант
Как Ленин дэвов побеждал Как Ленин дэвов побеждал

Какие отпечатки оставили на народах России события на рубеже XIX и XX веков

Дилетант
Золотой век английской карикатуры Золотой век английской карикатуры

«Отечество карикатуры и пародии» — об Англии Георгианской эпохи

Дилетант
Вяземские Вяземские

Происходивший от Рюрика княжеский род Вяземских известен ещё со Средневековья

Дилетант
Кто открыл лазейки в вузы Кто открыл лазейки в вузы

Школьные олимпиады становятся местом отработки способов незаконного поступления

Монокль
Поверив Гомеру… Поверив Гомеру…

Действительно ли Троя — это тот город, о котором идёт речь в «Илиаде»?

Дилетант
История в фасадах История в фасадах

Число объектов культурного наследия в столице растет

Ведомости
Традиционная стабильность Традиционная стабильность

Какое место в энергетике будущего будут занимать уголь, нефть и газ

Ведомости
Как накормить искусственный интеллект Как накормить искусственный интеллект

Как обеспечить непрерывную работу ИИ и центров обработки данных?

Ведомости
Есть ли у Европы армия Есть ли у Европы армия

О потенциале собственной армии Евросоюза и перспективах ее участия вне НАТО

Монокль
«Пишите… А. Куприн» «Пишите… А. Куприн»

Эмиграция сложилась для Куприна не просто трудно, а скорее — трагически

Дилетант
Открыть в приложении