В поисках внеземного разума человечество рассчитывает найти углеродные формы жизни. Но кто сказал, что жизнь во Вселенной жизнь должна развиваться исключительно по образу и подобию человека. В нашем обзоре 10 биологических и небиологических систем, на которые попадают под определение "жизнь".
1. Метаногены
В 2005 году Хизер Смит из международного космического университета в Страсбурге и Крис Маккей из Исследовательского центра Эймса НАСА подготовили отчет о возможности существования жизни на основе метана, которую они назвали "метаногены". Такая форма жизни могла бы дышать водородом, ацетиленом и этаном, выдыхая метан вместо углекислого газа. Это сделало бы возможным существование жизни в холодных мирах, таких как Титан, спутник Сатурна.
Как и на Земле, атмосфера Титана в основном состоит из азота, но он смешан с метаном. Титан также является единственным местом в Солнечной системе, где кроме Земли существует множество озер и рек (состоящих из смеси этана с метаном). Жидкость считается необходимой для молекулярных взаимодействий органической жизни, но до сих пор на других планетах искали обычную воду.
2. Жизнь на основе кремния
Жизнь на основе кремния является, пожалуй, наиболее распространенной формой альтернативной биохимии, которая описывается в научно-популярной фантастике. Кремний является настолько популярным потому, что он очень похож на углерод и может принимать четыре формы, как и углерод.
Это открывает возможность для существования биохимической системы, основанной полностью на кремнии, который является самым распространенным элементом в земной коре, кроме кислорода. Недавно была открыта разновидность водорослей, которая использует кремний в процессе своего роста. Полноценная кремниевая жизнь вряд ли появится на Земле, поскольку большинство свободного кремния находится в вулканических и магматических породах из силикатных минералов. Но ситуация может отличаться в высокотемпературной среде.
3. Другие альтернативные биохимические системы
Существует много других предположений относительно того, как может развиваться жизнь, основанная на другом элементе, в не на углероде. Равно как углерод и кремний, бор имеет тенденцию образовывать прочные ковалентные молекулярные соединения, образуя различные структурные разновидности гидрида, в которых атомы бора связаны водородными мостиками. Подобно углероду, бор может образовывать связи с атомом азота, приводя к созданию соединений, которые имеют химические и физические свойства, аналогичные алканам, простейшим органическим соединениям.
Вся жизнь на Земле состоит из углерода, водорода, азота, кислорода, фосфора и серы, но в 2010 году ученые НАСА нашли бактерию GFAJ-1, которая может включать мышьяк вместо фосфора в свою клеточную структуру. GFAJ-1процветает в богатых мышьяком водах озера Моно в Калифорнии. Мышьяк считался ядовитым для каждого живого существа на планете, но оказалось, что возможна жизнь на его основе.
Также в качестве возможной альтернативы воды для создания жизненных форм был назван аммиак. Биохимики создали азотно-водородные соединения с использованием аммиака в качестве растворителя, который может быть использован для создания белков, нуклеиновых кислот и полипептидов. Любое жизнь на основе аммиака должна будет существовать при более низких температурах, при которых аммиак принимает жидкое состояние.
Сера, как полагают, послужила основой для начала обмена веществ на Земле, и даже сегодня существуют организмы, которые в своем метаболизме используют серу вместо кислорода. Возможно, в другом мире эволюция будет развиваться на основе серы. Некоторые считают, что азот и фосфор могут также занять место углерода при очень специфических условиях.
4. Меметическая жизнь
Ричард Докинз считает, что "развитие жизни заключается в выживании и размножении". Жизнь должна быть способна к воспроизведению и должна развиваться в среде, где возможны естественный отбор и эволюция. В своей книге "Эгоистичный ген" Докинз отметил, что понятия и идеи развиваются в головном мозге и распространяются между людьми посредством общения. Во многих отношениях это напоминает поведение и адаптацию генов. Докинз ввел понятие мема, которое описывает единицу передачи человеческой культурной эволюции, аналогичной гену в генетике. Когда человечество стало способно к абстрактному мышлению, эти мемы стали развиваться дальше, регулируя племенные отношения и формируя основу первой культуры и религии.
5. Синтетическая жизнь на основе КНК
Жизнь на Земле основана на двух несущих информацию молекулах - ДНК и РНК, и ученые давно интересуются возможно ли создать другие подобные молекулы. Поскольку любой полимер может хранить информацию, в РНК и ДНК закодированы наследственность и передача генетической информации, а сами молекулы способны адаптироваться с течением времени путем эволюционных процессов. ДНК и РНК являются цепочками молекул, называемых нуклеотидами, которые состоят из трех химических компонентов - фосфата, пятиуглеродного сахара и одного из пяти стандартных оснований (аденина, гуанина, цитозина, тимина или урацила).
В 2012 году группа ученых из Англии, Бельгии и Дании впервые в мире разработала ксено-нуклеиновую кислоту (XNA или КНК) - синтетические нуклеотиды, которые функционально и структурно похожи на ДНК и РНК. Такие молекулы разрабатывались и раньше, но в первый раз было показано, что они способны к воспроизведению и эволюции.
6. Хромодинамика, слабые ядерные силы и гравитационная жизнь
В 1979 году ученый и нанотехнолог Роберт А. Фрейтас младший заявил о возможности небиологической жизни. Он утверждал, что возможен метаболизм живых систем, основанный на четырех фундаментальных силах - электромагнетизме, сильном ядерном взаимодействии (или КХД), слабых ядерных силах и силе тяжести.
Хромодинамическая жизнь может быть возможна на основе сильного ядерного взаимодействия, которое является сильнейшей из основных сил, но только на очень коротких расстояниях. Он предполагает, что такая среда может существовать на нейтронной звезде, сверхплотном объекте, который имеет массу звезды, но его размер составляет всего 10-20 километров.
Фрейтас считает жизненные формы на основе слабых ядерных сил менее вероятными, поскольку слабые силы действуют только лишь в суб-ядерном диапазоне, и они не особенно сильные.
Также могут существовать гравитационные существа, поскольку гравитация является наиболее распространенной и эффективной фундаментальной силой во вселенной. Такие существа могли бы получать энергию от самой силы тяжести во Вселенной.
7. Пылевая плазменная форма жизни
Как известно, органическая жизнь на Земле основана на молекулах соединения углерода. Но в 2007 году, международная команда ученых во главе с В.Н.Цытовичем из Института общей физики Российской академии наук документально подтвердила, что при определенных условиях частицы неорганической пыли могут организовываться в спиральные структуры, которые затем могут взаимодействовать друг с другом практически идентично процессам органической химии. Подобный процесс происходит в состоянии плазмы, четвертом состоянии вещества (помимо твердого, жидкого и газообразного), в котором электроны отрываются от атомов.
Команда Цытовича обнаружили, что когда электроны отделяются, а плазма становится поляризованной, частицы в плазме без внешнего воздействия самоорганизоваются в форму спиральных структур, которые притягиваются друг к другу. Эти спиральные структуры также могут разделяться, формируя в дальнейшем копии исходной структуры, подобно ДНК.
8. iCHELL
У профессора Ли Кронина, завкафедрой химии в колледже науки и техники Университета Глазго, есть мечта - он хочет создать живые клетки из металла. Для этого профессор экспериментирует с полиоксометаллатами, атомами металла, связывая их с кислородом и фосфором, чтобы создать пузырькообразные ячейки, которые он называет неорганическими химическими клетками или iCHELL. Изменяясостав оксида металла, пузырькам могут быть приданы характеристики мембран биологических клеток.
9. Гипотеза Гайя
В 1975 году Джеймс Лавлок и Сидни Эптон написали статью для New Scientist "В поисках Гайя". Несмотря на то, что традиционно принято считать, что жизнь возникла на Земле, Лавлок и Эптон утверждают, что жизнь сама по себе принимает активную роль в определении и поддержании условий для своего выживания. Они предположили, что все живое на Земле, вплоть до воздуха, океанов и суши, является частью единой системы, которая представляет из себя живой супер-организм, способный изменить температуру поверхности и состав атмосферы, чтобы обеспечить свое выживание.
Эту систему Гайя, в честь греческой богини Земли. Она существует, чтобы поддерживать гомеостаз, с помощью которого биосфера может существовать в системе Земли. Биосфера Земли якобы имеет ряд природных циклов, и с одним из них что-то идет не так, то остальные компенсируют его в целях поддержания условий для существования жизни. С помощью этой гипотезы легко объяснить, почему атмосфера не состоит в основном из диоксида углерода или почему моря не слишком соленые.
10. Зонды фон Неймана
Возможность искусственной жизни на основе машин обсуждается уже давно. Сегодня же рассмотрим концепцию зондов фон Неймана. Венгерский математик и футурист середины 20-го века Джон фон Нейман считал, что для того, чтобы повторить функции человеческого мозга, машине необходимы самоосознание и механизм самовосстановления. Он выдвинул идею создания самовоспроизводящихся машин, которые должны иметь какой-то универсальный конструктор, позволяющий им не только строить собственные реплики, но и потенциально улучшать или изменять версии, что сделает возможным долговременную эволюцию.
Зонды-роботы фон Неймана будут идеально подходить для того, чтобы достичь далеких звездных систем и создать заводы, на которых они будут размножаться тысячами. Причем луны, а не планеты больше подходят для зондов фон Неймана, поскольку они могут легко приземляться и взлетать с этих спутников, а также потому, что на спутниках нет эрозии. Эти зонды будут размножаться за счет природных залежей железа, никеля и т.д., добывая сырье для создания заводов роботов. Они создадут тысячи копий самих себя, а затем полетят искать другие звездные системы.
Вселенная хранит ещё огромное количество загадок и тайн. Напирмер, таких, как .
Потенциально пригодные для жизни планеты. Нашу Землю вполне можно использовать как эталонный мир для существования жизни. Но все же ученым нужно рассмотреть множество различных условий, которые сильно отличаются от наших. При которых жизнь во Вселенной может поддерживаться в долгосрочной перспективе.
Сколько лет существует жизнь во Вселенной?
Земля образовалась около 4.5 миллиардов лет назад. Однако с момента Большого взрыва прошло более 9 миллиардов лет. Крайне самонадеянно было бы предполагать, что Вселенной потребовалось все это время для создания необходимых условий для жизни. Обитаемые миры могли возникнуть гораздо раньше. Все ингредиенты, необходимые для жизни ученым пока неизвестны. Но некоторые вполне очевидны. Так какие условия необходимо выполнить, чтобы появилась планета, которая может поддерживать жизнь?
Первое, что будет необходимо — это правильный тип звезды. Здесь могут существовать всевозможные сценарии. Планета может существовать на орбите вокруг активной, мощной звезды и оставаться пригодной для жизни, несмотря на ее враждебность. Красные карлики, такие как , могут излучать мощные вспышки и лишать атмосферы потенциально пригодной для жизни планеты. Но очевидно, что магнитное поле, плотная атмосфера и жизнь, которая была достаточно умна, чтобы искать убежища во время таких интенсивных событий, вполне могли бы в совокупности сделать такой мир пригодным для жизни.
Но если срок жизни звезды не слишком большой, то развитие биологии на ее орбите невозможно. Первое поколение звезд, известное как звезды популяции III, с вероятностью 100 процентов не имели обитаемых планет. Нужно чтобы звезды, по крайней мере, содержали некоторые металлы (тяжелые элементы тяжелее гелия). К тому же, первые звезды жили достаточно мало, чтобы на планете успела появиться жизнь.
Требования к планетам
Итак, прошло достаточно времени для появления тяжелых элементов. Возникли звезды, чей срок существования исчисляется миллиардами лет. Следующим ингредиентом, который нам нужен, является правильный тип планеты. Насколько мы понимаем жизнь, это означает, что планета должна обладать следующими характеристиками:
- способна поддерживать достаточно плотную атмосферу;
- поддерживает неравномерное распределение энергии на своей поверхности;
- имеет жидкую воду на поверхности;
- обладает нужными начальными ингредиентами для возникновения жизни;
- имеет мощное магнитное поле.
Каменистая планета, имеющая достаточно большие размеры, плотную атмосферу и вращающаяся вокруг своей звезды на правильном расстоянии, имеет все шансы. Учитывая что планетные системы достаточно распространенное явление в космосе, и так же то, что в каждой галактике огромное число звезд, первые три условия достаточно легко выполнить.
Звезда системы вполне может обеспечить энергетический градиент своей планеты. Он может возникать при воздействии ее гравитации. Или таким генератором может быть крупный спутник, вращающийся вокруг планеты. Эти факторы могут вызвать геологическую активность. Поэтому условие неравномерного распределения энергии легко выполнимо. Планета также должна обладать запасами всех необходимых элементов. Ее плотная атмосфера должна позволять жидкости существовать на поверхности.
Планеты с подобными условиями должны были возникнуть к тому времени, когда Вселенной было всего 300 миллионов лет.
Нужно больше
Но есть один нюанс, который нужно учитывать. Он состоит в том, что необходимо иметь достаточное количество тяжелых элементов. И их синтез занимает больше времени, чем требуется для появления скалистых планет с правильными физическими условиями.
Эти элементы должны обеспечить правильные биохимические реакции, которые необходимы для жизни. На окраинах крупных галактик для этого может потребоваться много миллиардов лет и множество поколений звезд. Которые будут жить и умирать, чтобы выработать необходимое количество нужного вещества.
В сердцах звездообразование происходит часто и непрерывно. Из переработанных остатков предыдущих поколений сверхновых звезд и планетарных туманностей рождаются новые звезды. И количество нужных элементов может там быстро расти.
Галактический центр, однако, является не очень удачным местом для возникновения жизни. Вспышки гамма-всплесков, сверхновые, образование черных дыр, квазары и разрушающиеся молекулярные облака создают здесь среду, которая в лучшем случае нестабильна для жизни. Вряд ли она сможет возникнуть и развиваться в таких условиях.
Чтобы получить нужные условия этот процесс должен прекратиться. Необходимо чтобы звездообразование больше не происходило. Именно поэтому самые первые, наиболее подходящие для жизни планеты возникли, вероятно, не в такой галактике, как наша. А скорее в красно-мертвой галактике, которая перестала образовывать звезды миллиарды лет назад.
Когда мы изучаем галактики, мы видим, что 99,9% их состава — это газ и пыль. Это является причиной появления новых поколений звезд и непрерывного процесса звездообразования. Но некоторые из них прекратили формировать новые звезды около 10 миллиардов лет назад или больше. Когда их топливо заканчивается, что может произойти после катастрофического крупного галактического слияния, звездообразование внезапно прекращается. Голубые гиганты просто заканчивают свою жизнь, когда у них заканчивается топливо. А остаются медленно тлеть дальше.
Мертвые галактики
В результате эти галактики сегодня называются «красными мертвыми» галактиками. Все их звезды стабильны, стары и безопасны в отношении тех рисков, которые приносят области активного звездобразования.
Одна из таких, галактика NGC 1277, находится совсем рядом с нами (по космическим меркам).
Поэтому очевидно, что первые планеты, на которых могла возникнуть жизнь, возникли не позже 1 миллиарда лет после рождения Вселенной.
По самым осторожным оценкам существует два триллиона галактик. И поэтому галактики, которые являются космическими странностями и статистическими выбросами, несомненно, существуют. Остается только несколько вопросов: какова распространенность жизни, вероятность ее появления и необходимое для этого время? Жизнь может возникнуть во Вселенной и до достижения миллиардного года. Но устойчивый, постоянно обитаемый мир является гораздо большим достижением, чем жизнь, только что возникшая.
Нет ничего более волнующего, чем поиски жизни и разума во Вселенной. Уникальность земной биосферы и человеческого интеллекта бросает вызов нашей веры в единство природы. Человек не успокоится, пока не разгадает загадку своего происхождения. На этом пути необходимо пройти три важные ступени: узнать тайну рождения Вселенной, решить проблему происхождения жизни и понять природу разума.
Изучением Вселенной, её происхождения и эволюции занимаются астрономы и физики. Исследованием живых существ и разума заняты биологи и психологи. А происхождение жизни волнует всех: астрономов, физиков, биологов, химиков. К сожалению нам знакома только одна форма жизни - белковая и только одно место во Вселенной, где эта жизнь существует, - планета Земля. А уникальные явления, как известно, с трудом поддаются научному исследованию. Вот если бы удалось обнаружить другие населённые планеты, тогда загадка жизни была бы решена гораздо быстрее. А если бы на этих планетах нашлись бы разумные существа… Дух захватывает, стоит только представить себе первый диалог с братьями по разуму.
Но каковы реальные перспективы такой встречи? Где в космосе можно найти подходящие для жизни места? Может ли жизнь зародиться в межзвёздном пространстве, или для этого необходима поверхность планет? Как связаться с другими разумными существами? Вопросов много…
Поиски жизни в солнечной системе
ЛУНА - единственное небесное тело, где смогли побывать земляне и грунт которого подробно исследован в лаборатории. Никаких следов органической жизни на Луне не найдено.
Дело в том, что Луна не имеет и никогда не имела атмосферы: её слабое поле тяготения не может удерживать газ вблизи поверхности. По этой же причине на Луне нет океанов - они бы испарились. Не прикрытая атмосферой поверхность Луны днём нагревается до 130 °С, а ночью остывает до –170 °С. К тому же на лунную поверхность беспрепятственно проникают губительные для жизни ультрафиолетовые и рентгеновские лучи Солнца, от которых Землю защищает атмосфера. В общем, на поверхности Луны для жизни условий нет. Правда, под верхним слоем грунта, уже на глубине 1 м, колебания температуры почти не ощущаются: там постоянно около –40 °С. Но всё равно в таких условиях жизнь, вероятно, не может зародиться.
На ближайшей к Солнцу маленькой планете МЕРКУРИЙ ещё не побывали ни космонавты, ни автоматические станции. Но люди кое-что знают о ней благодаря исследованиям с Земли и с пролетавшего вблизи Меркурия американского аппарата «Маринер–10» (1974 и 1975 гг.). Условия там ещё хуже, чем на Луне. Атмосферы нет, а температура поверхности меняется от –170 до 450 °С. Под грунтом температура в среднем составляет около 80 °С, причём с глубиной она, естественно, возрастает.
ВЕНЕРУ в недавнем прошлом астрономы считали почти точной копией молодой Земли. Строились догадки, что скрывается под её облачным слоем: тёплые океаны, папоротники, динозавры? Увы, из-за близости к Солнцу Венера совсем не похожа на Землю: давление атмосферы у поверхности этой планеты в 90 раз больше земного, а температура и днём, и ночью около 460 °С. Ходя на Венеру опустилось несколько автоматических зондов, поиском жизни они не занимались: трудно представить себе жизнь в таких условиях. Над поверхностью Венеры уже не так жарко: на высоте 55 км давление и температура такие же, как на Земле. Но атмосфера Венеры состоит из углекислого газа, к тому же в ней плавают облака из серной кислоты. Словом, тоже не лучшее место для жизни.
МАРС не без оснований считался пригодной для жизни планетой. Хотя климат там очень суровый (летним днём температура составляет около 0 °С, ночью –80 °С, а зимой доходит до –120 °С), но всё же это не безнадёжно плохо для жизни: существует же она в Антарктиде и на вершинах Гималаев. Однако на Марсе есть ещё одна проблема - крайне разряжённая атмосфера, в 100 раз менее плотная, чем на Земле. Она не спасает поверхность Марса от губительных ультрафиолетовых лучей Солнца и не позволяет воде находиться в жидком состоянии. На Марсе вода может существовать только в виде пара и льда. И она действительно там есть, во всяком случае в полярных шапках планеты. Поэтому с большим нетерпением все ждали результатов поисков марсианской жизни, предпринятых сразу же после первой удачной посадки на Марс в 1976 г. автоматических станций «Викинг–1 и –2». Но они всех разочаровали: жизнь не была обнаружена. Правда это был лишь первый эксперимент. Поиски продолжаются.
ПЛАНЕТЫ-ГИГАНТЫ. Климат Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна совершенно не соответствует нашим представлениям о комфорте: очень холодно, ужасный газовый состав (метан, аммиак, водород и т. д.), практически нет твёрдой поверхности - лишь плотная атмосфера и океан жидких газов. Всё это очень непохоже на Землю. Однако в эпоху зарождения жизни и Земля была совсем не такой, как сейчас. Её атмосфера скорее напоминала венерианскую и юпитерианскую, разве что была теплее. Поэтому в ближайшее время непременно будет осуществлён поиск органических соединений в атмосфере планет-гигантов.
СПУТНИКИ ПЛАНЕТ И КОМЕТЫ. «Семейство» спутников, астероидов и ядер комет очень разнообразно по своему составу. В него, с одной стороны, входит огромный спутник Сатурна Титан с плотной азотной атмосферой, а с другой - мелкие ледяные глыбы кометных ядер, большую часть времени проводящие на далёкой периферии Солнечной системы. Серьёзной надежды обнаружить жизнь на этих телах не было никогда, хотя исследование на них органических соединений как предшественников жизни представляет особый интерес. В последнее время внимание экзобиологов (специалистов по внеземной жизни) привлекает спутник Юпитера Европа. Под ледяной корой этого спутника должен быть океан жидкой воды. А где вода - там жизнь.
В упавших на землю метеоритах иногда обнаруживают сложные органические молекулы. Сначала было подозрение, что они попадают в метеориты из земной почвы, но теперь их внеземное происхождение вполне надёжно доказано. Например, упавший в Австралии в 1972 г. метеорит Мерчисон был подобран уже на следующее утро. В его веществе нашли 16 аминокислот - основных строительных блоков животных и растительных белков, причём лишь 5 из них присутствуют в земных организмах, а остальные 11 на Земле редки. К тому же среди аминокислот метеорита Мерчисон в равных долях присутствуют левые и правые молекулы (зеркально симметричные друг другу), тогда как в земных организмах - в основном левые. Кроме того в молекулах метеорита изотопы углерода 12С и 13С представлены в иной пропорции, чем на Земле. Это, бесспорно, доказывает, что аминокислоты, а также гуанин и аденин - составные части молекул ДНК и РНК, могут самостоятельно формироваться в космосе.
Итак, пока в Солнечной системе нигде кроме Земли, жизнь не обнаружена. Учёные не питают на этот счёт больших надежд; скорее всего Земля окажется единственной живой планетой. Например, климат Марса в прошлом был более мягким, чем сейчас. Жизнь могла там зародиться и продвинуться до определённой ступени. Есть подозрение, что среди попавших на Землю метеоритов некоторые являются древними осколками Марса; в одном из них обнаружены странные следы, возможно принадлежащие бактериям. Это ещё предварительные результаты, но даже они привлекают интерес к Марсу.
Условия для жизни в космосе
В космосе мы встречаем широкий спектр физических условий: температура вещества меняется от 3-5 К до 107-108 К, а плотность - от 10-22 до 1018 кг/см3. Среди столь большого разнообразия нередко удаётся обнаружить места (например, межзвёздные облака), где один из физических параметров с точки зрения земной биологии благоприятствует развитию жизни. Но лишь на планетах могут совпасть все параметры, необходимые для жизни.
ПЛАНЕТЫ ВБЛИЗИ ЗВЁЗД. Планеты должны быть не меньше Марса, чтобы удержать у своей поверхности воздух и пары воды, но и не такими огромными, как Юпитер и Сатурн, протяжённая атмосфера которых не пропускает солнечные лучи к поверхности. Одним словом, планеты типа Земли, Венеры, возможно, Нептуна и Урана при благоприятных обстоятельствах могут стать колыбелью жизни. А обстоятельства эти довольно очевидны: стабильное излучение звезды; определённое расстояние от планеты до светила, обеспечивающее комфортную для жизни температуру; круговая форма орбиты планеты, возможная лишь в окрестностях уединённой звезды (т. е. одиночной или компонента очень широкой двойной системы). Это главное. Часто ли в космосе встречается совокупность подобных условий?
Одиночных звёзд довольно много - около половины звёзд Галактики. Из них около 10% сходны с Солнцем по температуре и светимости. Правда, далеко не все они также спокойны, как наша звезда, но приблизительно каждая десятая похожа на Солнце и в этом отношении. Наблюдения последних лет показали, что планетные системы, вероятно, формируются у значительной части звёзд умеренной массы. Таким образом, Солнце с его планетной системой должны напоминать около 1% звёзд Галактики, что не так уж мало - миллиарды звёзд.
ЗАРОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ НА ПЛАНЕТАХ. В конце 50-х гг. XX столетия американские биофизики Стэнли Миллер, Хуан Оро, Лесли Оргел в лабораторных условиях имитировали первичную атмосферу планет (водород, метан, аммиак, сероводород, вода). Колбы с газовой смесью они освещали ультрафиолетовыми лучами и возбуждали искровыми разрядами (на молодых планетах активная вулканическая деятельность должна сопровождаться сильными грозами). В результате из простейших веществ очень быстро формировались любопытные соединения, например 12 из 20 аминокислот, образующих все белки земных организмов, и 4 из 5 оснований, образующих молекулы РНК и ДНК. Разумеется, это лишь самые элементарные «кирпичики», из которых по очень сложным правилам построены земные организмы. До сих пор непонятно, как эти правила были выработаны и закреплены природой в молекулах РНК и ДНК.
ЗОНЫ ЖИЗНИ. Биологи не видят иной основы для жизни, кроме органических молекул - биополимеров. Если для некоторых из них, например молекулы ДНК, важнейшей является последовательность звеньев-мономеров, то для большинства других молекул - белков и в особенности ферментов - важнейшей является их пространственная форма, которая очень чувствительна к окружающей температуре. Стоит повыситься температуре, как белок денатурируется - теряет свою пространственную конфигурацию, а вместе с ней и биологические свойства. У земных организмов это происходит при температуре около 60 °С. При 100-120 °С разрушаются практически все земные формы жизни. К тому же универсальный растворитель - вода - при таких условиях превращается в атмосфере Земли в пар, а при температуре менее 0 °С - в лёд. Следовательно, можно считать, что благоприятный для возникновения диапазон температур - 0-100 °С.
Вопрос о наличии внеземной жизни во Вселенной волнует человеческий род с того самого момента, когда были открыты другие планеты. И хотя множество ученых по всему миру трудится над этим вопросом, он и по сегодняшний день остается неразрешенным.
Вероятность существования других разумных существ определяется масштабами космоса: чем больше Вселенная, тем выше шанс, что мы встретим жизнь где - то в ее удаленных уголках. Сегодня классическая модель Вселенной утверждает, что она бесконечна в пространстве, а значит, вероятность возникновения жизни на других планетах довольно высока.
Первым ученым, предположившим, что мы не одиноки во Вселенной был Джордано Бруно. Однако до сих пор нам не известны даже достоверные знания о планетах Солнечной системы, поэтому все выводы относительно инопланетной жизни могут быть только приравнены к рассуждениям.
Инопланетная жизнь — какой она может быть?
Для большинства людей инопланетная жизнь - это то, что мы видим в кино и читаем в фантастических книгах. Как правило, люди представляют инопланетян в виде зеленых человечков, гуманоидов с огромными глазами или и вовсе в качестве механических монстров, которые обязательно перемещаются на летающей тарелке или сверхтехнологичном космическом корабле. Однако творчество режиссеров и писателей уходит далеко за рамки научных представлений и открытий. Давайте же разберемся, какие факторы благоприятствуют наличию жизни.
Известно, что наша Вселенная весьма разнообразна и многогранна, если при этом учесть сложность эволюции человеческого вида, то можно предположить, что вероятность появления схожих форм жизни на других планетах ничтожно мала. Если где - то во Вселенной и существуют другие разумные существа, они скорей всего пошли по другой ветви развития, отличной от нашей эволюции.
Из этого следует, что основным признаком жизни является репликация ДНК - синтез дочерней молекулы. На основе этого фактора мы уже можем отдалиться от избитого образа зеленых человечков. Если вирусы обладают собственной ДНК, значит, абсолютно любая с виду субстанция может быть живым существом. То есть, человек может повстречаться с инопланетной жизнью, но не сразу определить, что это и есть она.
Ключевые факторы для существования жизни
Давайте постараемся и вовсе отстраниться от представления земной жизни, и рассмотрим понятие жизни как таковое, ведь мы говорим об условиях бескрайнего космоса и жизни на других планетах.
Физические факторы, поспособствовавшие возникновению жизни на Земле:
- температура на поверхности Земли колеблется от -50°C до +50°C;
- наличие большого количества воды (без воды невозможно существования жизни, но вода может быть представлены и в твердом состоянии);
- тяжелые элементы в структуре земного шара (металлы);
- наличие атмосферы и достаточного количества кислорода в ней (ученые на данный момент не представляют, чтобы существовали организмы, способные прожить без вспомогательных элементов атмосферы под влиянием космической радиации);
- гравитация (влияет на рост живых организмов, от гравитации зависит крепость скелета и мышц);
- защитный озоновый слой.
Наличие жизни на планетах Солнечной системы
Пока что научному сообщество удалось подобраться и изучить более детально только планеты нашей Солнечной системы, среди них лишь 3 имеют удовлетворительные условия для возникновения жизни: Земля, Марс и Венера. Так есть ли инопланетная жизнь здесь? Может быть, инопланетяне с Марса давно уже не выдумка?
Сначала поговорим о планете с красивым именем Венера. Исследовательские станции, отправленные на Венеру, установили, что температура ее поверхности непригодна для жизни, так как достигает +400°C. Атмосфера Венеры содержит большое количество углекислого газа и водяных паров, что отрицает возможность формирования жизни. По остальным физическим показателям Венера крайне схожа с Землей, так что не исключено, что жизнь здесь существует в иной биохимической форме.
Если же говорить о Марсе, то его температура наоборот достаточно холодная для формирования жизни - в районе экватора она составляет -50°C. Атмосфера Марса значительно разрежена: ее состав крайне схож с земным, но давление в 10 раз меньше. Ученые предполагают, что это связано с небольшой массой планеты, Марс просто не в состоянии удержать свою атмосферу. Было также установлено, что на Марсе слишком маленькое соотношение кислорода и углекислого газа для комфортного проживания.
Если же говорить о Юпитере и Сатурне, эти планеты имеют достаточную массу для удержания атмосферы, но низкую удельную плотность. То есть данные планеты не имеют твердой почвы, а полностью состоят из газов и осколков космического мусора. Даже если жизнь на этих планетах и способна существовать, то только в очень отличном от земной жизни виде.
Подводя итог, можно сказать, что подходящими условиями для проживания и размножения живых организмов в нашей Солнечной системе обладает исключительно Земля. Хотя в последнее время ведутся активные изучения спутников Сатурна и Юпитера. Особенный интерес научное сообщество проявляет к крупной планете под названием Энцелад, которая полностью покрыта водой. Правда температура поверхности Энцелада составляет -200°C, и вода здесь содержится исключительно в виде льда. Некоторые ученые выдвигают теорию, что под ледяной коркой может быть скрыт океан с пригодными для жизни условиями.
Существуют ли жизнь на других планетах или нет, все это еще предстоит нам узнать. Скорей всего эти тайные бытия будут открыты не нам и даже не нашим детям, а лишь нашим правнукам, когда космические технологии выйдут на новый уровень и позволят человеку спокойно перемещаться по вселенной.
В одной только нашей галактике находится около 200 млрд. звезд, вокруг которых вращаются планеты. Вы только подумайте: если уж в нашей Солнечной системе одна из девяти планет оказалась пригодной для жизни, то это не случайность! Где — то там далеко, в темном и необъятном космосе существует и другая, пока неизвестная нам форма жизни.
В настоящее время людям известна только одна планета, на которой есть жизнь - это Земля. Хотя многие СМИ продолжают публиковать сведения о том, что была найдена жизнь на какой-то другой планете. В такие моменты у человека возникает внутреннее разногласие, и он задается вопросом: а все же, если ли жизнь во Вселенной? Ответ на него не простой и не однозначный.
Инопланетяне - вы где?
По сей день ученым не удалось обнаружить ни одно место, где могли бы жить инопланетяне. И здесь возникают разные вопросы: почему все ученые всегда ищут только такие планеты, как наша? Почему они на всех известных космических объектах пытаются найти условия, при которых живем мы? Есть ли жизнь во Вселенной и где? Для начала стоит думать широко: может быть, для жизнедеятельности инопланетян не нужен кислород, и такой, как у нас, состав воздуха для них губителен. В таком случае эти живые существа будут другими, не такими, как мы. По этой причине ученые пытаются найти именно белковую жизнь земного типа.
В настоящее время выявлена область в космическом пространстве, имеющая схожие с земными условия. Остается только узнать, есть ли жизнь во Вселенной. Но для этого нужно или слетать на экзопланеты, или же разработать мощнейший телескоп, который сможет фиксировать различные движения.
Для жизни земного типа необходимо, чтобы на планете были следующие условия:
- Вода в жидком состоянии.
- Плотная атмосфера.
- Химическое многообразие: простые и сложные молекулы.
- Наличие звезды, которая смогла бы доносить до ее поверхности энергию.
Во время поисков новых планет ученые просто оценивают место расположения «новинки». Если она будет в обитаемой зоне, то к ней сразу проявляется интерес. После этого происходит изучение атмосферы, химическое разнообразие, определяется наличие жидкой воды, источник тепла. Во время исследований ученых интересует: а есть ли жизнь во Вселенной, а точнее, на найденной планете? И чем больше схожих показателей с Землей будет выявлено, тем выше интерес к объекту.
Поиски жизни
В 2009 году НАСА запустила аппарат «Кеплер» для поиска экзопланет. Это такие объекты, которые располагаются за пределами нашей Солнечной системы. Подобную планету впервые открыли в 1995 году. Это было грандиозное событие: найти планету земного типа у звезды, похожей на наше Солнце. После этого начались более активные поиски жизни во Вселенной. Стали разрабатывать новый, уникальный телескоп «Кеплер».
В настоящее время открыто более 150 экзопланет, из которых две могли бы быть обитаемыми. Одна из них очень сильно похожа на Землю не только по составу атмосферы и химическим элементам, но и по другим свойствам. А есть ли жизнь на другой планете, и на какой из найденных «Кеплером»?
Планеты «Кеплера»
Спустя годы после запуска аппарата «Кеплер» была опубликована новость о том, что удалось найти уникальную экзопланету, похожую на Землю.
17 апреля 2014 года НАСА поведала миру о существовании планеты Kepler-186, найденной в созвездии Лебедя. Она располагается таким образом, что попадает в зону обитаемости. Однако она вращается вокруг красного карлика, который холоднее Солнца. Основываясь на этом, ученые пришли к выводу, что вряд ли на ней будут нормальные условия для жизни. Красные карлики характеризуются частыми магнитными вспышками, вызывающими рентгеновское излучение, которое может быть вредным для зарождающейся жизни. Ну а есть ли жизнь на других планетах, и на каких?
В июле 2015 года НАСА объявило о следующей уникальной находке - Kepler-452b. находится в зоне обитаемости, причем вращается вокруг желтого карлика. У нее есть спутники, которые могут оказаться обитаемыми. Хотя на самом деле ни один ученый не сможет точно сказать, есть ли там вода и земля, так как там никто не был и не будет еще долгие годы. Планета вращается вокруг своего солнца 385 земных суток.
Близкая экзопланета
Так где искать братьев по разуму, в какой галактике, на какой планете? Можно с уверенностью назвать только одно место, где можно найти братьев по разуму. Оно находится в галактике Млечный Путь, в Солнечной системе, на планете Земля. А вот по поводу других мест пока никто сказать точно не может, есть ли где еще жизнь, подобная нашей.
В августе 2016 года у звезды Проксима Центавра была открыта экзопланета Проксима b. Она находится ближе всего к нам.
Земля располагается от Солнца на удалении 1 астрономической единицы, а Проксима b от своего Солнца - на 0.5 ед., но его звезда светит и греет слабее нашего светила. Из-за этого даже при таких расстояниях Проксима b попадает в зону обитаемости.
Экзопланета не вращается вокруг своей оси, т. е. она как наша Луна, захваченная Землей: всегда движется рядом, но не поворачивается темной стороной. Так же и экзопланета: она захвачена свой звездой и всегда повернута к ней одним боком. В результате одна ее сторона горячая, а другая - холодная. Но, по мнению ученых, в зоне перехода есть оптимальные условия для нормальной жизни.
Спутник Сатурна
Пытаясь ответить на вопрос, есть ли жизнь во Вселенной, кроме Земли, ученые обнаружили, что на имеются оптимальные условия для развития жизни. Сам по себе этот объект небольшой - около 500 км (размером с Московскую область). На нем есть лед, океаны, горячие источники, богатый химический состав.
В одной теории жизни на Земле говорится о том, что она могла зародиться на дне океана, где были горячие источники. Этот спутник является второй планетой, на которой могла быть жизнь. Первое место в поисках ответа на вопрос, есть ли разумная жизнь во Вселенной, занимает Марс. О нем известно уже много сведений, и каждый раз ученые публикуют новые открытия, связанные с этой планетой. Так, уже удалось выяснить, что здесь есть лед, а когда-то вода была в жидком состоянии.
Поиски жизни в будущем
Сейчас ведутся работы по созданию уникального двадцатиметрового телескопа, который будет заниматься изучением экзопланет. В проекте принимают участие разные институты. Если все пойдет по плану, то уже в 2022 году ученые смогут рассмотреть более детально объекты во Вселенной.
Еще одно чудо техники планируется построить на территории Европы. Это будет тридцатиметровый телескоп, способный рассмотреть даже самые слабые и далекие объекты, которые не видят имеющиеся устройства. По прогнозам, этот вид телескопа-гиганта появится в середине 20-х годов.
Заключение
Пока что астрономы, астрофизики не смогли найти жизнь на других планетах. И только уфологи говорят, что космос кишит инопланетными существами. Есть много информации о посещении Земли различными летающими объектами, о похищении людей, базах пришельцев. Может, это все и есть, но мы об этом вряд ли узнаем в ближайшем будущем. Нам долгие столетия говорили, что мы одни во Вселенной, но может, где-то еще есть жизнь, о которой мы пока не знаем. И, возможно, в ближайшем будущем ученым удастся найти населенные планеты, увидеть свет чужих городов.