Чи можна зварити пиво у космосі? | Ендрю Уолш | TEDxPerth

Цей виступ записано на місцевій події TEDx, проведеній у форматі конференції TED, але організованій незалежно місцевою спільнотою. Щоб дізнатися більше, перейдіть, будь ласка, за посиланням: http://ted.com/tedx

Ендрю Уолш поєднав свою професію астрохіміка із його пристрастю до пивоваріння, щоб знайти у космічному просторі молекули, необхідні для виготовлення пива. І все це з метою дати відповідь на запитання "Чи можна зварити пиво у космосі?".

Ви, мабуть, читаєте назву лекції
і думаєте собі,

"Як він збирається поєднати
дві настільки віддалені теми,

пиво і космос?".

З такого веселого вступу
ви, гадаю, збагнули,

що я працюю астрономом,

а у вільний час варю власне пиво.

Але насправді зав'язка цієї історії
куди цікавіша.

Все почалося з цього дивака.

Це мій тато.

Давним-давно, на зорі становлення
мене як астронома,

тато мене запитав:

"Ну, синку, над чим ти працюєш?".

Я відповів, "Бачиш, тату, я пишу
докторську дисертацію

про асоціацію
ультракомпактних H ІІ зон

та випромінювання метанольних мазерів."

(Сміх)

Поки я це все вимовляв,

батькове обличчя застигло в прострації,

у якій канув його інтерес
до моїх слів.

Та як тільки я згадав метанол,

його очі щасливо заблищали.

"Метанол, кажеш? Це ж алкоголь!
То ти знайшов пиво у космосі!"

(Сміх)

Я сказав, "Мені шкода, тату, але метанол -
це дуже шкідливий спирт.

Він отруйний, і якщо його випити,

можна осліпнути, або взагалі врізати дуба.

Таке ти точно не захочеш пити."

Етанол - це той доброякісний спирт,

що міститься у пиві
та інших п'янких напоях.

На час тієї розмови ми ще не встигли
знайти його у космосі.

Тож мій тато просто припинив мене слухати,

бо йому було вже нецікаво.

Сьогоднішня презентація - це моя спроба
виправдатись перед татом

та всією моєю астрономічною кар'єрою.

(Cміх)

Отже, головне питання -

чи можна зварити пиво у космосі.

Погляньмо, які компоненти є у пиві,

а тоді спробуємо їх знайти у космосі.

Безперечно, вода для пива
найважливіший інгредієнт,

95% усього варива.

Далі йде ячмінь, що забезпечує пиво
цукром, крохмалем

та притаманним напоєві
солодовим присмаком.

Потім хміль, що додає
власні нотки до смаку

та своєрідну гірчинку.

Також ми маємо дріжджі,
одноклітинні організми,

які й роблять основну роботу,
перетворюють цукор

в етиловий спирт та діоксид вуглецю.

Це, впринципі, й усе, пані та панове.

Чотири складові - все, що потрібно,
аби зварити пиво світового класу.

Тепер гайда у космічну височінь,
шукати ці елементи.

Початок баготообіцяючий,

адже там є досхочу води.

Однак, далі складніше.

Візьмемо дріжджі.

Ще можна поcперечатися
про наявність одноклітинних у космосі.

Але навряд чи нам зустрінуться саме такі,

які можуть для наc зробити із цукру
етанол та вуглекислий газ.

З іншими інгредієнтами аж ніяк не легше.

Чи в'ється по просторах Всесвіту
хмільна лоза?

Я б на це не сподівався.

Чи хиляться десь між зірками
колосисті поля ячменю?

Ні, я не думаю.

А втім, стосовно полів,

зважаючи на низку непрямих доказів, гадаю,

десь там є хтось, хто про це знає краще.

(Сміх)

Може, cлід підійти до цього питання
з іншого боку?

Наприклад, з точки зору хімії.

Спробуємо знайти у космосі
хімічні елементи,

що входять до складу пива.

Як завжди, починаємо з води,
вона найважливіша.

Натступні спирти,
а саме етиловий спирт.

Він надає характерну сухість

та інтоксикує організм,
внаслідок чого ми п'яніємо.

Діоксид вуглецю у пиві - це бульбашки.

Цукор та крохмаль відіграють чималу роль
у створенні смаку напою;

тут все зводиться лиш до оцієї
маленької молекули,

молекули глюкози.

Глюкоза має чудову властивість.

Якщо помістити дві молекули глюкози
одну біля одної та з'єднати їх,

утвориться цукор під назвою мальтоза.

Мальтоза - це основний вид цукру,
який можна отримати з ячменю.

Додайте ще одну молекулу глюкози,
і у вас є ще один цукор, мальтотріоза.

Цей процес сполучення
може тривати дуже довго,

і такі потяги із молекул глюкози
не матимуть кінця-краю.

Їх ми й називаємо крохмалем.

Далі нам потрібні протеїни,

вони відповідають за консистенцію напою.

Смак пива буде багатим та насиченим,

або ж водянистим та невиразним

залежно від кількості вмісту протеїнів.

Також є складні ефіри, що додають
фруктовий відтінок до смаку та аромату.

Вони зустрічаються частіше
в елях, ніж в лагерах.

Від хмелю нам необхідні компоненти,

які створюють характерну гіркоту,
а також діють як природний консервант.

На додачу до всього, сділ згадати
чотири молекули,

що мають особливий вплив
на смакову гаму.

Перша сполука у списку це диметилсульфід.

У низькій концентрації він створює
приємний солодкуватий смак та запах,

дещо нагадує варену кукурудзу.

Також метилмеркаптан, доволі приємний

у низькій концентрації.
Однак, у високій концентрації

він мешкає здебільшого у несвіжому подиху
та у сечі після прийому спаржі.

(Cміх)

Підозрюю, вам цікаво,

як можна такі хімікати взагалі
біля пива тримати.

Та вони, як не дивно, невід'ємно важливі
для оригінального пивного смаку,

тільки в дуже малій кількості.

Звичайно, у великій кількості
вони нам ні до чого.

Вартий своєї справи бровар

з такими речами не жартуватиме.

Наступний - оцтовий альдегід.

Він пахне наче щойно розрізане
зелене яблуко

або свіжоскошена трава.

Молекули цієї речовини
виробляють дріжджі

під час перетворення цукру в етанол.

Тож якщо ваше пиво має такий запах,

це означає, що бродіння ще не закінчилось

і вам потрібно ще трішки почекати.

Останній серед цих сполук діацетил.

Він має яскравовиражений аромат
та присмак масла чи іриски.

Його використовують як ароматизатор
для вершкового попкорну.

У низькій концентрації

діацетил дарує пиву солодковершковий
солодовий присмак.

У високій концентрації, знову ж таки,
він не бажаний у пиві.

Кухоль масла нікому не буде до смаку.

Ось і все, що потрібно
для виготовлення пива.

Ніби такий собі список покупок.

Отож, тепер ми з вами полетимо у космос
і поглянемо, чи можна там це все придбати.

Найперше питання, де саме
нам шукати ключові молекули?

Виявляється, такі місцини
є у нашій галактиці,

там, де народжуються найбільші зірки.

Я коротко поясню цей процес.

Все починається із хмари газу та пилу.

Деякі ділянки таких хмар
щільніші, ніж інші.

Вони притягуються одне до одного
під дією сили тяжіння

та утворюють чітко виражені згустки.

Якщо ми зануримось
глибоко всередину згустка,

то знайдемо ось таку
дископодібну формацію.

Не важко здогадатися,
потім тут утворяться планети.

Середина цього диску надзвичайно щільна,

а боки не дуже.

Відбувається все більше і більше
скупчення матерії

концентрично до середини диску,

тому ця центральна частина
стає все щільнішою та гарячішою,

доки врешті-решт не народиться зірка.

Вона продовжує гарячішати,
яскравішати та збільшуватися.

В свою чергу, зірка дещо нагріває
навколишній простір.

З часом навколо неї

виникає потужний зоряний вітер.

Він буквально відштовхує від зірки
всю ту матерію на її околицях.

Вітер утворює маленьку бульбашку,
яка дуже швидко розширюється

і згодом проривається крізь увесь диск,
який оточує зірку,

аж поки не відсуне усе геть
і ця зірка лишиться наодинці із собою.

На цьому прекрасному фото
один з моїх улюблених регіонів у небі.

Він має дещо депресивну назву, G305.

(Сміх)

Якщо вам цікаво, де він є,

ось вам сузір'я Південний Хрест.

G305 знаходиться отам знизу,

біля краю цього зоряного клаптика,
який ми називаємо Козак.

G305 робить добру справу,

він дуже виразно демонструє
явище зореутворення.

Почнімо з холодних темних туманностей,

де відбувається процес
концентрації щільності

перед формуванням зір.

На жаль, на цьому зображенні
важко щось розгледіти,

адже ці хмари холодні і темні.

Все ж, тут можна побачити ось таких
розпливчастих червоних малюків.

Це гаряча хмара.

Отже, в її центрі ми маємо зірку,

температура якої нагріває
навколишнє середовище.

Потім з'являється зоряний вітер

і утворює маленькі гарненькі бульбашки.

Ви можете бачити ось там зліва

крихітну мушлеподібну структуру
із дуже яскравою зіркою посередині.

На фото зображений чудовий екземпляр
старої бульбашки,

ця величезна кругла дірка.

Повернімося до хімії.
Що відбувається на хімічному рівні?

На ранніх стадіях, коли є самі лише
холодні темні хмари,

хімічні процеси надзвичайно прості,
аж до нудьги.

Жару піддають гарячі хмари.

Їх тепло каталізує хімічні реакції,

і починається найцікавіше.

Щоправда, запал вщухає
з приходом зоряних вітрів,

адже вони практично руйнують
усі складні молекули.

На початковому етапі
в процесі беруть участь

найбільш поширені та прості молекули,
які можна зустріти.

Вони складаються з 2, 3, 4,
максимум 5 атомів.

Але ось там посередині

є дві молекули, потрібні для нашого пива:

вода і діоксид вуглецю.

Вже можна зробити газований напій.

Із утворенням гарячих хмар
з'являється більше розмаїття,

трохи більш органічні
та складніші хімічні елементи.

Знову посередині - ще два елементи,
які ми шукали,

зелені яблука та спаржева сеча.

(Сміх)

Якщо вас турбує питання, як вловити точне
місцезнаходження цих молекул у космосі,

ми використовуємо ось такий прилад:
радіотелескоп Мопра.

Прописаний він у штаті
Новий Південний Уельс,

але телескоп настільки крутий,
що я можу керувати ним

безпосередньо, через інтернет,
прямо зі свого офісу тут, у Перті.

Радіотелескоп працює
майже за таким принципом

як і радіоприймач у вашій машині,
тільки він не має такого перемикача,

який можна крутити для налаштування
на конкретні хвилі різних радіостанцій.

Телескоп реєструє усі частоти
на ось такому графіку.

Усі ці зубці що ви бачите -

ніби радіостанції на своїх частотах.

Але у нашому випадку замість радіостанцій
cигнали подають космічні молекули.

Якщо ви знаєте, які частоти мають молекули

за результатами земних досліджень,
ви можете порівняти їх із частотами,

що надходять із космосу,
і визначити, які молекули зареєстровано.

Якщо придивитись бличже,

другий покажчик зліва
та другий покажчик справа

позначені як EtOH - cкорочена назва
етанолу, спирту, придатного для вживання.

Отже, там угорі є спирт.

Ось повний список усіх
відомих нам молекул, знайдених у космосі.

За даними кількатижневої давності
їх налічується 170 із хвостиком.

Білим кольором виділені ті сполуки,
що зустрічаються у пиві.

Все-таки у пива з космосом
багато спільного.

Нарешті, подивимось, що можна викреслити
із нашого списку космічних покупок.

Як я й казав, у космосі досхочу води.

Взяти хоча б одну з цих гарячих хмар:

якщо зібрати з неї усю воду,
її вистачить,

щоб заповнити об'єм цілої планети
розміром з Юпітер.

Тож води - хоч греблю гати.

Етиловий спирт є також.
Я казав вам скільки?

Багато.

Беремо знову звичайну гарячу хмару як оця,

викручуємо з неї увесь спирт
для пива середньої міцності -

того пива буде стільки,
що ним можна залити річку Свон

аж 20 разів для кожнісінької людини
на планеті.

(Сміх)

Цього добра у нас довічний запас.

(Сміх)

Вуглекислого газу у космосі також багато,

чимало і цукрів.

Ми знайшли глікольальдегід, але, нагадаю,
найважливіший цукор для пива це глюкоза,

а її знайти нам поки що не поталанило.

Те ж саме, як не прикро,
стосується і протеїнів, складних ефірів

та компонентів, що надають пиву гіркоту.

Простіше кажучи, чим більша молекула,

тим важче її виявити.

Це молекула гумулону,
основного джерела пивної гіркоти.

Як ви бачите, вона значно більша,
ніж усі інші молекули,

які ми розглянули.

Що ми маємо у підсумку?

Ми маємо двійко елементів
із отих чотирьох особливо важливих,

але нам досі бракує диметилсульфіду

та вершкового попкорну.

Хочу наголосити,

це не означає, що такі сполуки
у космосі відсутні.

Навпаки, ми маємо дуже-дуже вагомі причини

припускати, що вони там дійсно є.

У нас просто немає змоги їх побачити
на даний момент.

Як ви пам'ятаєте, ми виявляємо молекули
за допомогою ось таких графіків.

Щоб упізнати у цих зубцях певну сполуку,

потрібно знати частоту,
властиву цій сполуці на Землі.

Здобути ці дані можна лише так:
завітати до хіміків

і дуже ласкаво їх попросити:

"Старанно дослідіть цю молекулу
у своїй лабораторії,

потім проведіть детальні обчислення

й повідомте нам її точну частоту,

і ми тоді пошукаємо для неї двійника
у космічному просторі".

Ми не володіємо такою інформацією

про жодну із досі невиявлених молекул.

Ймовірно, вони є на тому графіку,
а ми і гадки не маємо.

Якщо придивитись ближче,

місцями й справді можна побачити

маленькі зубці, і ми не знаємо,

які молекули вони позначають.

Серед них спокійно можуть бути ті,
які ми шукаємо.

Перед завершенням, давайте згадаємо,
з чого ми починали.

Ми поставили питання:

чи можна зварити пиво у ксомосі?

Для когось це повна маячня,

але пошук відповіді чудово демонструє,

як цікаво працює наука.

Наше питання було доволі просте,

і в спробі його вирішення

ми змогли об'єднати зусилля двох
не зовсім поєднуваних галузей науки:

астрономії та хімії.

Я, звісно, не кажу,

що єдине завдання, гідне астрохімії,
це пошук складових для пива у космосі.

(Сміх)

Але подібне заняття слугує свідченням
актуального та відчутного зв'язку

між цими двома дисциплінами.

Астрохімія, як ви щойно переконалися,
демонструє нам

все багатство складних тонкощів Усесвіту,
в існування якого ми колись і не вірили.

Ну і, звичайно, астрохімія
зробила нас на крок ближчими

до заповітної, найшляхетнішої мрії:
знайти пиво у космосі.

(Сміх)

Дякую.

(Оплески)