10.12.2016
жизнь вне Земли

Есть ли внеземная жизнь?

Рейтинг:  0 / 5

Звезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активна
 

Попытка разобраться в том, откуда появились живые существа и существуют ли они где-то кроме Земли была предпринята журналистами издания The Economist.

На стене научного отдела редакции Economist висит снимок Extreme Deep Field, сделанный американским космическим телескопом «Хаббл». Глядя на это фото, настоящий масштаб Вселенной представляется на каком-то подсознательном уровне. Картинка показывает участок неба размером менее 1/150 полного Месяца. В этой капли в космосе более 5 тыс. галактик. Если же спроецировать это число на все небо, получится, что только в части Вселенной, что лежит в нашем поле зрения, около 150 млрд галактик. В каждой из них, в свою очередь, миллиарды звезд. Кто когда-нибудь задумывался над этими цифрами, несомненно, думал и о том, могут ли где-то в просторах космоса ползать, летать или прыгать другие формы жизни, а может, ставить себе тот же вопрос, что и мы. Ответа не знает никто.

Внеземная жизнь и уравнение Дрейка

Но в 1961 году американский астроном Фрэнк Дрейк предложил эффективный подход к размышлениям о инопланетной жизни. Он отметил, что количество планет, на которых может быть жизнь, должна зависеть от количества материнских звезд, вокруг которых они вращаются, количества планет, которые сформировались вокруг материнских звезд, доли этих планет, пригодных к жизни планет, на которых уже зародилась жизнь, и так далее. Уравнение Дрейка – это интуитивное предположение, выраженное в кодах формулы. Если собрать достаточно информации и экстраполировать ее на масштабы Вселенной в целом, то можно получить ответ.

Физические компоненты уравнения заполнить просто. Благодаря снимкам вроде Extreme Deep Field ученые хорошо представляют, сколько существует звезд. Изучая экзопланеты — тела, которые вращаются вокруг Солнца, других звезд, они получили дополнительные свидетельства и о планетах. Известно о существовании около 2 тыс. экзопланет, на основании чего можно прийти к выводу, что их имеет большинство звезд. Предположить, на скольких из них возможна жизнь, труднее преимущественно через определение понятия «пригодность к жизни». Но, даже по самым скромным оценкам, таких миров только в Млечном Пути миллиарды. С биологическими компонентами уравнения значительно сложнее. Единственный известный науке пример, от которого может отталкиваться в экстраполяции на Вселенную в целом, — жизнь на Земле. Но, если ученым удастся понять, как зарождается жизнь, это даст им ключ к пониманию того, насколько велика или мала вероятность зарождения и какие для этого нужны условия. Такое знание уже будет прогрессом. Да и вопрос начала жизни на Земле крайне важен сам по себе.

Познакомьтесь с предками

Ответ можно искать двумя способами: первый — отталкиваться от элементарной химии, второй — отталкиваться от имеющихся клеток.

В современных клетках генетическая информация кодируется с помощью длинных цепей ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота), а передается более короткими цепочками РНК (рибонуклеи́новая кислота́). Белки, которые формируются с помощью этой информации, катализируют химические реакции, необходимые для жизнеспособности клеток. Такая трехуровневая система просто не могла вдруг появиться в какой-то момент в полностью сформированном виде. Однако один из ее компонентов — РНК — способен выполнять функции двух других, а следовательно можно предположить, что появился раньше них. РНК, как и ДНК, может хранить генетический код в соответствующей последовательности компонентов, как белок, ускорять химические реакции, в том числе собственную дупликацию.

В пользу гипотезы о происхождении современных клеток от форм жизни, зародившихся собственно от РНК, свидетельствуют некоторые другие факторы. Почти у всех имеется рибосома — молекулярная «фабрика», которая синтезирует белковые цепи из аминокислот. Вероятнее всего, такая ключевая для жизни структура сохраняется без изменений уже долгое время, возможно, даже миллиарды лет. Ключевое звено в функции рибосомы, в которой, собственно, формируется цепь, — это одна длинная цепочка РНК. В современных клетках также содержатся химические элементы, известные как рибозимы — энзимы, синтезированные из РНК, а не белки; они выполняют различные важные клеточные функции. Как и рибосомы, они могут быть биохимическими остатками» древних форм жизни.

В теории такой рибонукленарный мир, где небольшие цепочки элементов самовоссоздавались, а иногда мутировали, возможен. Но здесь возникает другой вопрос: откуда возникла РНК? В поисках ответа другие исследователи прибегли к противоположному подходу: начать с химии и посмотреть, что из этого выйдет.

Самый известный такой эксперимент провели в 1952 году Стэнли Миллер и Гарольд Юри. Они наполнили емкость водой, водородом, аммонием и метаном — считается, что примерно из этих элементов складывалась молодая атмосфера Земли. С помощью энергии — электрической искры (вместо молнии, хотя необходимыми катализаторами в начале жизни могли быть и ультрафиолетовые солнечные лучи) — эти химические элементы объединились в более прочные и сложные соединения, которые осели на дне емкости в виде густого коричневого смолистого осадка. Анализ этого болотца обнаружил, что оно содержит, в частности, несколько аминокислот.

Со времени проведения того эксперимента гипотеза Миллера — Юри про «древний суп» потеряла актуальность. Ее критики отмечают, что даже при очень сильной молнии интенсивность химического синтеза была бы крайне низкой. Кроме того, не понятно, в каких пропорциях должны сочетаться химические компоненты такого «супа». Зато появились другие идеи. Исследователь НАСА Майкл Рассел утверждает, что жизнь могла зародиться в подводных «белых курильщиках» — гейзерах нагретой вулканом и обогащенной минералами воды, что струится из-под океанского дна. «Курильщики» имеют похожую на пчелиные соты структуру, а эксперименты Ника Лейна из Университетского колледжа Лондона показали, что их поры могут действовать как примитивные клетки, накапливая в себе органический материал, и даже формируют электрохимические градиенты вроде тех, что обеспечивают энергией современные клетки.

Поскольку ископаемых останков из раннего периода жизни на Земле не осталось ни на что, кроме таких теорий, опираться на приходится. Хотя ученые могут, например, сами попробовать создать простую форму жизни в лаборатории. Именно это и пытается сделать биолог из Гарварда Джек Шостак. Он комбинирует два упомянутые выше подхода, пытаясь получить протоклетки, которые теоретически могли сформироваться из простых первоначальных химических элементов и одновременно служили средой для самовоспроизводства малых цепей РНК.

Доктор Шостак с командой уже создали протоклетки из липидов, которые образуют внешние мембраны живых клеток. Эти протоклетки достаточно прочные, чтобы изолировать любую РНК, что находится внутри, от воздействий внешней среды.

Можно ли обнаружить инопланетную жизнь?

Другой способ обнаружить вероятность зарождения жизни — поискать его в другом месте. В первую неделю августа 50 лет назад британский ученый Джеймс Лавлок опубликовал в научном еженедельнике Nature статью «Физические основы экспериментов по обнаружению жизни». Там впервые прозвучало предположение о том, как можно осуществлять такие поиски дистанционно от объекта. Автор подчеркивал, что искать надо неустойчивые соединения химических элементов в атмосферах планет.

Впоследствии, в 1970-х, пара американских космических аппаратов «Викинг» в экспедиции на Марс обнаружила странные химические процессы, но не нашла четких признаков жизни. Несмотря на это, некоторые исследователи все еще надеялись, что их таки удастся найти. Хотя для любой известной формы жизни необходима вода в жидком состоянии, а современный Марс — это ледяная пустыня. Есть свидетельства, что планета в юности была более теплой и влажной. С орбиты на ней видны русла древних рек, а на поверхности полно камней, сформированных осадочными отложениями.

Если считать, что жизнь на Земле зародилась в древнем супе, или из «белых курильщиков», предположение такой же точности можно сделать и судя по их эквивалентов на Марсе. И так же можно предположить, что сегодня какие-то живые существа там выживают в уголках, где сохранились маленькие резервуары жидкой воды. Действительно, когда жизнь может прятаться в любом закоулке в масштабах планеты, полностью отбросить мысль о наличии марсианских организмов-отшельников трудно.

Но искателям инопланетян может больше повезти где-нибудь в Солнечной системе — там, где воды вдоволь. Среди таких тел Европа и Энцелад, спутники соответственно Юпитера и Сатурна. Это ледяные миры, где, похоже, есть огромные подповерхностные океаны. Они нагреваются благодаря теплу, которое генерируется через взаимодействие с гравитационными полями их планет.

На Энцеладе есть водяные гейзеры, которые фонтанируют в космос. В 2008 году станция НАСА «Кассини» пролетела через эти «гейзерные хвосты» и передала информацию о содержании в них молекул с атомами углерода (их в химии называют органическими независимо от того, биологическое в них происхождение или нет). Получается, что Энцелада имеет все базовые необходимые для возникновения жизни элементы: воду, органические химические элементы и энергию. Ученые рассматривают разные варианты роботизированных разведывательных миссий, которые помогли бы разглядеть спутник ближе. Даже если выяснится, что жизнь в нашей Солнечной системе нет, вскоре ее или по крайней мере ее признаки, четко указывающие на ее возможность, можно будет искать в других солнечных системах. Большинство планет в них оказываются за маленькими бликами света звезды, которые видно, когда планета проходит между ней и Землей. Когда такое случается, через атмосферу той планеты пробивается еще меньшее количество звездного света. Ее атмосферные газы впитывают определенные его частички, оставляя дыры (которые впоследствии проявляются в виде черных полос) в спектре излучения. Рисунок полос помогает понять состав атмосферы.

Кислород и метан как признаки внеземной жизни

Особое внимание следует обращать на кислород. В Солнечной системе достаточно свободного кислорода есть только в атмосфере Земли, поскольку жизнь или по крайней мере бактерии и растения, которые участвуют в процессе фотосинтеза, вырабатывают его в достаточном количестве для компенсации объема, выводимого из воздуха из-за реакции с другими газами, например метаном. Если бы в атмосфере другой планеты был и кислород, и метан, этот химический набор имел бы ключевое свойство, проявленное доктором Лавлоком, — неустойчивость. А это давало бы основания предполагать, что на ней есть то, что производит достаточно кислорода. Представить, что это, особенно в течение длительного периода может происходить в результате любого процесса, кроме фотосинтеза, сложно.

Найти убедительные доказательства существования жизни, а не близкие к вероятности намеки в химическом составе атмосферы, будет трудно. Единственное доказательство — увидеть его на собственные глаза (марсианских микробов, например, что вполне возможно) или изъявить желание тех форм жизни (если они умные) идти на контакт, чем не одно десятилетие, но пока что безрезультатно занимается проект по поиску внеземных цивилизаций SETI.

Возможно, Земля действительно уникальна — следствие чрезвычайного стечения обстоятельств, которые запустили невероятные самовоссоздающие химические процессы, неизвестные в других местах. Но, если смотреть на известные элементы уравнения Дрейка, в это трудно поверить. То, что внеземная жизнь до сих пор не обнаружена, не означает, что ее не существует. Может, она найдется в следующей звездной системе, которую откроют ученые. А может, однажды доктор Шостак зайдет в своей лаборатории и увидит, что в одной из его колб плавает что-то, чего еще вчера в ней не было.

  1. Последние
  2. Популярные
Загрузка...

Новости технологий сегодня

Наш сайт посвящен новостям в сфере высоких технологий, а также инноваций в мире интернета, автопромышленности.

Представлены материалы по развитию технологических компаний и стартапов. Интересным будет информация по настройке и хакингу гаджетов и устройств на Android, Apple iOS и прочее. Покажем как правильно выбирать устройства для покупок.

В процессе наших экспериментов с сайтами по оптимизации и настройке, в рубрике Вебмастер Мы делимся своим опытом в том как создать свой сайт на популярных платформах Joomla, Wordpress, настроить его и оптимизировать.

Самые популярные метки