–PAGE_BREAK–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.
В настоящее время ученые считают, что озеро Восток (про него будет рассказано дальше) еще сильнее напоминает другую планету, где когда-то существовала жизнь, а именно Марс. Согласно предположению, выдвинутому группой исследователей под руководством Наталии Дьюксбери (Лаборатория реактивного движения, NASA) причиной возникновения этого водного образования является не геотермальное нагревание, а иной механизм. Построенные учеными альтернативные модели антарктического озера указывают на то, что первоначально оно представляло собой открытый водоем, оледенение которого произошло в период от 5 до 30 млн. лет назад. Таким образом, если в нем удастся обнаружить какие-либо формы жизни, то с геологической точки зрения они будут старше ледяного щита Антарктики.
Предлагаемая модель озера Восток поражает сходством с условиями Красной планеты. Как известно, северный полюс Марса (См. приложение рис.1) покрыт слоем льда. Однако в прошлом планета испытала резкие изменения наклона оси вращения, и те области, которые в настоящее время находятся вблизи северного полюса, когда-то располагались в поясе с намного более теплым климатом. Поэтому можно предположить, что когда-то полярные регионы Марса были, как и антарктическое озеро Восток в модели Н. Дьюксбери, открытыми водоемами, над которыми в результате изменения климатических условий образовался ледяной щит. Предполагая, что в озере Восток присутствовали некоторые формы жизни до того, как оно было покрыто льдом, а также, что жизнь продолжает существовать в этом водоеме и сейчас, можно распространить эту гипотезу на древнее озеро, которое, возможно, и до сих пор находится под ледяной корой Северного полюса Марса.
Попытка выяснить вопрос о присутствии воды в жидком состоянии под ледяными шапками полюсов Марса будет предпринята в рамках орбитального аппарата “Марс Экспресс” Европейского космического агентства, запуск которого запланирован на 2003 год. Со временем подобный эксперимент будет также осуществлен и на Европе.
Но есть и другая гипотеза, о существование жизни на Марсе:
Венгерские ученые заявили о том, что при анализе снимков, полученных аппаратом “Марс Глобал Сейвейор”, ими были найдены свидетельства существования на Марсе живых организмов. Группа из трех исследователей, проанализировав около 60 000 снимков поверхности Марса, обратила внимание на многочисленные темные пятна на поверхности дюн, расположенных вблизи южного полюса Красной планеты. Ученые предположили, что это могут быть живые организмы, подобные организмам, найденными в районе южного полюса Земли. “Эти пятна показывают, что под поверхностью льда имеются организмы, использующие солнечную энергию для того, чтобы плавить лед и тем самым создавать условия для жизни”, — сказал биолог Тибор Ганти (Tibor Ganti).
В течение жестокой марсианской зимы, эти так называемые “марсианские поверхностные организмы” (Mars Surface Organisms) защищены слоем льда, который начинает плавиться, когда в начале лета температуры поднимаются выше нуля. Размеры этих организмов, судя по размерам темных пятен на дюнах (См. приложение рис.2), колеблются от десятка до нескольких сотен метров.
Ученые полагают, что эти организмы способны останавливать свою жизнедеятельность в холодный период. “Такой же механизм был обнаружен на Земле, в покрытых льдом антарктических озерах. Вопрос в том, позволяют ли суровые условия на Марсе работать этому механизму”, — продолжает Ганти. Он также говорит, что если их результаты правильны, то это будет первым настоящим доказательством присутствия жизни на Марсе.
Возможно, Европейское космическое агентство включит эксперименты по проверке идей венгерских ученых в программу исследований космического аппарата “Марс Экспресс”.
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. (См. приложение рис.3) Под ледяной корой этого спутника должен быть океан жидкой воды. А где вода — там жизнь:
Расположенное в Антарктиде озеро Восток пользуется повышенным вниманием со стороны исследователей, так как его считают земным аналогом поверхности Европы — спутника Юпитера. Как утверждают ученые, условия этого озера, покрытого почти четырехкилометровым слоем льда, весьма близки к предполагаемым для океана, обнаруженного под ледяной корой луны Юпитера. До последнего времени возможной причиной возникновения и того, и другого водного образования считалось геотермальное нагревание. Эти водоемы покрыты настолько толстым слоем льда, что за миллионы лет туда не поступал ни атмосферный воздух, ни солнечный свет. Поэтому, если в будущем ученые смогут обнаружить жизнь в озере Восток (в настоящее время бурильные скважины пока еще не достигли жидкого слоя), то это будет служить реальным аргументом в пользу существования жизни и в океане Европы.
“Большая часть жизни на поверхности Земли — на земле или в море — зависит от фотосинтеза. Первым звеном в пищевых цепях является превращение хлорофиллом солнечного света в химически сохраняемую энергию. Но представьте океан на Европе — огромный резервуар воды, накрытый километрами льда. Фотосинтез там не работает. Однако, несмотря ни на что, есть другие пути для существования там жизни”, — сказал Чайба.
Поступающие с космического аппарата “Галилео” данные позволяют предположить существование океана под поверхностными слоями не только Европы, но и других спутников — Ганимеда и Каллисто. Наличие жидкой воды — это важнейшая предпосылка для развития жизни, но для ее поддержания необходим еще и источник энергии. Исследователи отмечают, что таким источником обычно являются окислительно-восстановительные реакции. Важным окислителем в земных океанах является кислород, продукт фотосинтеза, но вряд ли он может играть какую-то роль в океанах юпитерианских спутников. Возможно, что окисляющие агенты, наподобие перекиси водорода, могут образовываться в ледяном слое под воздействием частиц высокой энергии из магнитосферы Юпитера. Просачиваясь в океан сквозь ледяной щит, такие вещества могут служить основой для необходимых реакций.
У ученых нет уверенности в том, что такой механизм играет ведущую роль, и поэтому они искали другие возможности для образования в океанах молекулярного кислорода. Одной из них оказался изотоп калий-40, присутствие которого возможно как во льду, так и в воде. Распад атомов калия-40 приводит к расщеплению молекул воды и образованию молекулярного кислорода. Количество появляющегося таким образом кислорода достаточно для поддержания биосферы в океанах спутников.
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.
5. 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.
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.
Температура на поверхности планеты в основном зависит от светимости родительской звезды и расстояния до неё. В конце 50-х гг. американский астрофизик, китаец по рождению, Су-Шу Хуанг исследовал эту проблему детально: он рассчитал. На каком расстоянии от звёзд разного типа могут находиться обитаемые планеты, если средняя температура на их поверхности лежит в пределах 0—100 °С. Ясно, что вокруг любой звезды существует определённая область — зона жизни,за границы которой орбиты этих планет не должны выходить. У звёзд-карликов она близка к звезде и неширока. При случайном формировании планет вероятность, что какая-нибудь из них попадёт в эту область, мала. У звёзд высокой светимости зона жизни находится далеко от звезды и очень обширна. Это хорошо, но продолжительность их жизни так мала, что трудно ожидать появления на их планетах разумных веществ (земной биосфере для этого понадобилось более 2 млрд. лет).
Таким образом, по мнению Су-Шу Хуанга, для обитаемых планет наиболее подходят звёзды главной последовательности спектральных классов от F5 до К5. Годятся не любые из них, а лишь звёзды второго поколения, богатые теми химическими элементами, которые необходимы для биосинтеза, — углеродом, кислородом, азотом, серой, фосфором. Солнце как раз и является такой звездой, а наша Земля движется в середине его зоны жизни. Венера и Марс находятся вблизи краёв этой зоны. В результат жизни на них нет.
Итак, можно надеяться, что у любой солнцеподобной звезды, обладающей планетной системой, найдётся хотя бы одна планета с условиями, пригодными для развития на ней жизни.
К сожалению, осталось мало шансов обнаружить активную биосферу в Солнечной системе и совершенно непонятно, как искать её и в других планетных системах. Но если где-то жизнь достигла разумной формы и создала техническую цивилизацию, подобную земной, то можно попытаться вступить с ней в контакт; для созданной людьми техники это уже реальная задача.
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.
6. Поиск внеземных цивилизаций
Как найти братьев по разуму? Стратегия поиска зависит от того, как люди представляют себе возможности и желания этих самых братьев. Можно разделить такие представления на четыре разных типа:
Они рядом с нами. Так думают те, кто считает НЛО космическими кораблями пришельцев, верит в техническую возможность межзвёздных перелётов, в регулярное появление инопланетян на Земле. К сожалению, научной базы для таких представлений пока нет.
Они здесь когда-то побывали. Некоторые любители историй и археологи считают, что в памятниках, литературных источниках и легендах сохранились указания на посещение Земли пришельцами. Они не исключают даже, что мы — их потомки. Это последнее утверждение с точки зрения биологии очень наивно: генетический код и молекулярный состав человека полностью идентичен другим существам, живущим на Земле. О древних памятниках и легендах однозначного мнения пока нет, однако в принципе люди в ревности могли создать любое из этих творений.
Они осваивают космос. Здесь всё достаточно просто. Земляне сами уже осваивают космос и могут представить себе перспективы этого занятия. Главное заключается в том, что человечество всё больше потребляет энергии и всё больше рассеивает её в окружающее пространство в преобразованном виде. Например, уже более 100 лет Землю покидают радиоволны искусственного происхождения. Последние 50 лет это очень мощные сигналы наших телевизионных передатчиков и радаров, которые без особого труда можно зарегистрировать с соседних звёзд. Это же касается и мощных лазерных импульсов, посылаемых в космос, В перспективе люди начнут строить крупные космические поселения, которые будут источниками инфракрасного (теплового) излучения с характерной температурой около 300 К.
продолжение
–PAGE_BREAK–