Валентин Урбан: aby se napít, známky a extáze Голосов: 1 Адрес блога: http://dubva1.livejournal.com/ Добавлен: 2008-08-04 10:21:30 блограйдером pinker

Как они могут предназначить направление поисков в других мирах?

2011-11-08 06:55:04 (читать в оригинале)

Ученые отыскали жизнь в самых прохладных, самых горячих, самых, казалось бы, не подходящих для этого уголках нашей Земли. Область предстоящего поиска – Марс, Титан и все, что за ними.





Путешествуя по Солнечной системе, вы нигде не увидите настолько умопомрачительных картин, как на Титане, наибольшем спутнике Сатурна. На просторах в сотки км поверхность планетки устилают пустыни с наметенными ветром дюнами стометровой высоты. На фото, изготовленных за последние два года с галлактического корабля Cassini, видны также речные русла, когда-то прорезанные потоками водянистого метана. Когда в 2005 году зонд Huygens весом 315 кг отделился от корабля Cassini и сел на поверхность планетки, под ним оказалось вещество, напоминающее по собственной смеси мокроватый песок. Атмосфера Титана оказалась в 10 раз плотнее земной и состояла из сложных органических молекул.


«В астробиологическом плане Титан – самое любознательное место во всей Солнечной системе, – гласит Питер Уард, управляющий исследовательских работ, ведущихся в вашингтонском институте на гранты NASA. – Мы еще пока нигде не лицезрели таких странноватых хим раскладов. Если на Титане обнаружится жизнь, это будут, судя по всему, по-настоящему внеземные существа».


В течение последних пары лет такие галлактические аппараты, как Cassini, предоставили нам широкие способности пристально рассмотреть внеземные пейзажи. Поиски жизни по всей Солнечной системе набрали обороты и вышли на новый уровень. С другой стороны, если веровать неким ученым, самые глубочайшие и принципные выводы можно сделать на основании исследовательских работ, которые производятся на Земле. Жизнь найдена тут во огромном количестве совсем не адаптированных для нее закоулков – от Южного полюса до жарких источников.


Если мы сможем осознать причины, благодаря которым жизнь процветает на нашей планетке, легче будет разобраться с критериями, при которых она может развиваться и в других уголках космоса. Какие формы способна принимать жизнь? Ответ на этот вопрос – это ответ, есть ли у нас живы соседи за пределами нашей планетки, и если есть, то где их находить – в Солнечной системе либо еще далее.


Как жизнь зародилась на Земле?


3 июля 2005 года галлактический корабль Deep Impact выпустил 400-килограммовый зонд, оставив его прямо на пути следования кометы Tempel 1, которая в это время неслась по собственной орбите со скоростью 37 000 км/ч. Вышло столкновение, и зонд вышиб в поверхности кометы воронку, а фонтан обломков рассеялся по окружающему галлактическому месту. Это аккуратненько спланированное событие фотографировалось камерами с корабля Deep Impact, а приобретенные фото исследователи изучают до сего времени. В результатах этой искусственной катастрофы они уповают отыскать намек на разгадку потаенны, как в первый раз образовалась жизнь на нашей Земле. Если мы усвоим, как бактерии зацепились за поверхность нашей планетки, легче будет находить планетки с правильной совокупой нужных критерий. Вся жизнь на Земле построена из одних и тех же кирпичиков. Белки состоят из веществ, узнаваемых нам как аминокислоты. Все гены формируются из молекул (нуклеотидов), крепящихся к хребту из фосфатов и сахара (рибоза).


Главные загадки начинаются с вопроса, когда и как эти вещества попали на Землю. По всем прикидкам, жизнь могла зародиться от 4,55 (время зарождения планетки) до 3,45 (самая старая не подлежащая сомнению датировка ископаемых земных бактерий) млрд лет тому вспять. Кое-где в этом интервале какие-то составляющие жизни были бы занесены на Землю кометой наподобие Tempel 1. Ученые, анализирующие результаты экспедиции Deep Impact, уже узнали, что фонтан вещества, выброшенный из кратера, в обилии содержит органические молекулы, из чего можно прийти к выводу, что в составе самой кометы представлены значительные количества этих актуально принципиальных веществ.


Нужное для жизни сырье могло самопроизвольно образоваться и на Земле. Два года вспять ученые смогли искусственно получить рибозу, помогающую сформировать хребет ДНК. При синтезе были воспроизведены хим условия, которые могли бы сложиться в пустынях нашей планетки, когда она была еще молода.


Последняя часть головоломки – вопрос, как из уже упомянутых кирпичиков вдруг сложилась сложная конструкция пусть даже самых простых живых объектов. Некие исследователи подразумевают, что океанские волны забрасывали обогащенную органикой воду на болотистые равнины приливной зоны, где жгучее солнце и ритмичный прибой действовали наподобие катализаторов в этом биохимическом реакторе. Другие задумываются, что жизнь зародилась в гуще илистых отложений повдоль хребтов, пролегавших по дну океана. В этих зонах из трещинок в земной коре выделялись богатые энергией минеральные вещества.


«Эти загадки напоминают большой пазл. Мы вытряхнули из коробки все фишки, и некие из их нам уже удалось соединить, – гласит Брюс Раннегар, научный директор Института астробиологии NASA. – Уже сложились отдельные куски неба и кое-что по бокам, но еще пока неизвестно, что все-таки все-же нарисовано на картинке».


По мере того, как в этой таинственной картинке начинают вырисовываться новые и новые куски, она все поточнее показывает направление поиска жизни за пределами нашей планетки. Четыре млрд годов назад на Марсе, судя по всему, была теплая, мокроватая атмосфера, а это означает, что там полностью могла зародиться жизнь. Но если всё, что нужно для зарождения жизни, это смесь определенных ингредиентов и какой-нибудь источник энергии, тогда жизнь могла бы появиться и в наименее доброжелательных мирах, к примеру на Титане. Если поглубже осознать роль комет, получится, может быть, оценить, на каких планетках из других солнечных систем более возможно существование жизни. Если окажется, что кометы служат транспортом, доставляющим на планетки главные хим составляющие, тогда астрологам необходимо находить такие планетные системы, которые окружены густыми тучами комет.


Нужна ли для жизни вода?


Как мы знаем, для жизни нужна какая-либо жидкость. В газообразной среде молекулы носятся так стремительно, что уже не способны участвовать в довольно сложных хим реакциях, нужных для существования жизни. В жестких телах, напротив, они вообщем не способны двигаться. Жидкость – это растворитель, полностью нужный для протекания актуальных процессов; конкретно благодаря этому растворителю молекулы способны совершать различные движения, входя в контакт вместе.


Земля – достаточно сырое место. Практически вся она покрыта океанами, озерами и реками. Ее атмосфера забита тучами, насыщена паром. Водой на километры вглубь пропитана земная кора, и континентальные платформы плавают на водяной смазке. У нас во всех актуальных процессах в качестве водянистого растворителя выступает вода – будь то в пустыне либо в толще скальных пород. Означает ли это, что только вода способна поддерживать жизнь, либо же просто жизнь на нашей планетке пользовалась для собственных нужд самым легкодоступным из подходящих для этой цели веществ?


Этот вопрос – один из самых обсуждаемых в науке астробиологии. На теоретическом уровне может быть, чтоб для какой-нибудь экзотичной формы жизни на базе атомов углерода таким универсальным носителем послужил бы водянистый природный газ либо еще какой-нибудь углеводород. А если жизнь будет строиться не на углероде, а на каком-либо другом элементе, скажем, на кремнии, она сумеет развиваться и в среде с жидкостями другого типа.


Сейчас поиск жизни концентрируется в тех местах, где существует либо когда-либо была вода в водянистом состоянии. Но некие астробиологи считают, что не следует необоснованно сузивать свое поле зрения. «Откуда вы понимаете, что стратегия с девизом ‘отыскивай воду!’ не закрывает нам глаза на вероятные более экзотичные проявления жизни, которые вообщем не нуждаются в воде?» – спрашивает Стивен Беннер из Фонда прикладных исследовательских работ в сфере молекулярной эволюции. Марс – это единственная планетка с безусловными свидетельствами существования воды. Еще вода имеется на спутнике Юпитера Европе и, полностью может быть, припасами воды располагает еще одна луна Юпитера – Энцелад. Но на других небесных телах могут быть и другие воды, способные поддерживать жизнь. Над Юпитером висят облака из водянистого аммиака. Венера укрыта под одеялом из серной кислоты. На фото Титана можно узреть что-то очень схожее на озера водянистого метана.


Может ли жизнь существовать без Солнца?


Шахты Южной Африки обычно заинтересовывают охотников за золотом и алмазами. Туллис Онстотт, геомикробиолог из Принстонского института, отправился туда за другим сокровищем – он отыскивает жизнь, которая питалась бы ядерной энергией. Онстотт и его коллеги собирали эталоны воды, которые сочились в старенькые шурфы. Эти эталоны отчаливали в лабораторию, где их анализировали на предмет наличия микробов. Обнаруженные в этой воде бактерии обитали на глубине более 5 км под землей в среде, которая никаким образом не была связана с поверхностными водами. «Зона, в какой мы проводили исследования, – гласит Онстотт, – изолирована от земной поверхности уже в течение 10-ов миллионов лет».


Судя по всему, бактерии существовали без солнечного света, питаясь органическими углеродными соединениями, которые появлялись благодаря реакции СО и воды. Что касается энергии, то они использовали водород, который выходил, когда излучаемые из скальных пород радиоактивные частички дробили молекулы воды. «Мы лицезреем, что тут, понизу, могут без заморочек существовать организмы, питающиеся ядерной энергией», – гласит Онстотт.


В свете этого открытия можно лелеять надежду, что жизнь существует на Марсе либо на обледеневших лунах Сатурна и Юпитера. Спутники огромных планет с периферии Галлактики были, по-видимому, всегда очень холодны, чтоб на их поверхности могла существовать жизнь. Все же ученые не исключают вероятности, что организмы прямо сходу образовались глубоко под поверхностью этих планет, где и есть до настоящего времени.


Какая жара и какие холода применимы для живых организмов?


Если вы дрейфуете в океане либо попали в пургу, Земля может показаться вам очень недружелюбной, но в сопоставлении с другими планетками она на удивление комфортабельна. Температура на ней относительно размеренна, так что вода в водянистом состоянии доступна практически по всей поверхности планетки. Высотный озоновый слой защищает жителей от небезопасных галлактических лучей, при всем этом на поверхности довольно солнечного света для фотосинтеза. Благодаря этому на суше вырастают леса и прерии, а в океане плодятся млрд тонн водных растений.


В поисках инопланетный жизни оказывается тяжело кое-где отыскать такие курортные условия, как на Земле. Разглядим хотя бы то, что происходит у наших ближайших соседей. Мы не знаем о каких-то источниках воды в водянистом состоянии на поверхности Марса, там нет никакой защиты от галлактических лучей, ветер несет пыль на тыщи км, а температура падает до –870С. Тем временем Венера задыхается в углекислом газе, а температура на ее поверхности может достигать 4600С.


Вобщем, за последние годы ученые узнали, что жизнь может существовать в только грозных критериях. Особо теплолюбивые организмы (они именуются «термофилы») могут процветать в воде с температурой 1200С. Их можно найти в жарких источниках, к примеру в гейзерах. Встречаются они и в морской воде вблизи от разломов на океанском деньке, где через трещинкы выдавливается расплавленная горная порода. Хим состав этих созданий адаптирован к тому, чтоб существовать при больших температурах. Так, например, особенный набор ферментов не позволяет термическому воздействию порвать аккуратненько упакованные белковые молекулы.


Жизнь способна противостоять и зверским морозам. Джин Бренчли, микробиолог из муниципального института штата Пенсильвания, растопил кусок льда, который достали из-под самого основания 1-го из гренландских ледников шириной 3000 метров. Этот лед пробыл там по последней мере 120 000 лет. При ближнем рассмотрении при помощи микроскопа в нем обнаружились шныряющие туда и сюда мельчайшие организмы. «Исследуемый кусок льда был густо населен, – гласит Бренчли, – а его население оказалось очень разнообразным».


Посреди холодолюбивых микробов можно отметить и бактерий, которые отлично себя ощущают в прохладных айсбергах Антарктики, в ледниках и в прохладных озерах, укрытых глубоко под сибирской нескончаемой мерзлотой.


Эти существа, которые принято именовать «психрофилы», сталкиваются со специфичными неуввязками и выработали для их решения изумительные методы. Для того чтоб не затвердеть, превратившись в кусок льда, некие организмы создают особенные составы, напоминающие по собственному действию антифриз. Такие вещества препятствуют объединению молекул воды в кристаллы.


Астробиологи могут почерпнуть очень полезные уроки как у термофилов, так и у психрофилов. Некие ученые придерживаются догадки, что в зарождении жизни на Земле главную роль сыграли конкретно термофилы. Если эта теория верна, тогда можно представить, что жизнь способна зародиться на планетках, располагающих припасами жаркой воды. В таком случае в особенности неплохим кандидатом можно считать Марс – геологи считают, что его скальные образования были сделаны в процессе развития гидротермальной системы.


Вобщем, сейчас Марс – прохладная планетка, и чем далее мы удаляемся от Солнца, тем паче прохладное окружение будет нас ждать. «Если перебрать все угодья Галлактики, прохладных там окажется куда больше, чем жарких, – гласит Питер Уард из института штата Вашингтон. – Наше генеральное пришествие должно развертываться в сторону прохладной жизни».


На данный момент все взоры прикованы к спутнику Сатурна Энцеладу. В марте NASA опубликовало фото, где гейзеры, расположенные на поверхности этого спутника, изрыгают в космос потоки ледяных кристаллов. Это очень убедительное свидетельство, что в глубинах этого небесного тела могут таиться полости с водой в водянистом состоянии. В свете этого открытия можно представить, что и другие заледенелые луны Сатурна и Юпитера могут на поверку оказаться приютом для психрофилов.


Нужна ли для жизни ДНК?


После того как мы решим, где необходимо находить жизнь, следует обусловиться, что все-таки по сути мы ищем. Всё складывается так, что, если мы и можем возлагать на существование жизни за пределами Земли, в Солнечной системе она, вероятнее всего, будет принимать микроскопичные формы. Сознавая такие расклады, исследователи из института Карнеги–Меллон выдумали метод, как можно было бы распознать живы организмы на молекулярном уровне.


«Мы попробовали сделать прибор, который позволил бы подтвердить одновременное наличие в одном месте углеводородов, белков, ДНК и других биомаркеров. Если мы увидим эти вещества совместно, будут основания считать, что они связаны с одним и этим же организмом», – гласит управляющий исследовательской группы Дэвид Веттергрин.


Уже в течение 3-х лет его команда ведет в чилийской пустыне Атакама тесты самоходного аппарата по имени Зоя (Zoe). Атакама – одно из самых засушливых мест на земле, и выживают там только немногие бактерии, водные растения и лишаи. Зоя разыскивает их последующим образом: поначалу опрыскивает землю красителями, способными прилипать к биологическим молекулам, а потом освещает эти краски броским светом. Пока Зоя идеально делает свою работу. Веттергрин полон оптимизма и считает, что на Марсе этот способ покажет себя. Но при собственной сегодняшней конфигурации Зоя имеет и слабенькие стороны – она способна распознавать только организмы, состоящие из числа тех же хим веществ, что и жизнь на Земле. А ведь неразумно считать, что рецепты, по которым сварена жизнь на Земле, представляют собой одну-единственную формулу.


Некие ученые пробовали воссоздать простые формы жизни, используя для этого только РНК, а не ДНК. Может быть, что сегоднящая жизнь развилась из организмов на базе РНК, и уже позже они уступили место более сложным формам. Некие исследователи допускают, что такие изначальные, «первобытные» существа все еще живут вокруг нас, спрятавшись в еще не исследованных местах, к примеру в маленьких порах скальной породы. Другие ученые для хранения генетической инфы пользуются и поболее экзотичными молекулами – к примеру ПНК (пептид-нуклеиновая кислота). В молекулах ДНК и РНК генетическая информация нанизывается на хребет из рибозы. В молекуле ПНК эта несущая база составлена из пептидов, тех азотсодержащих «кирпичиков», из которых строятся белки.


Если жизнь способна формироваться лишь на базе ДНК, тогда она может зародиться только на тех планетках, где есть фосфор, азот и определенные типы сахаров. На неких планетках, к примеру на Марсе, все эти ингредиенты могли оказаться в одном месте, в то время как на других, таких как Юпитер, это маловероятно. Если ученые смогут создать кандидатуру ДНК, перечень планет, на которых стоит находить жизнь, принципно расширится.


Естественно, сегодняшние дискуссии об других формах жизни больше подобают не биологам, а голливудским сценаристам. Но покуда население земли много решимости отправлять экспедиции в космос, по правде отлично было бы иметь представление о том, куда лететь и что мы там собираемся повстречать. Процесс такового осмысления уже начат, а факт, что даже в самых неприветливых уголках нашей планетки ютится жизнь, дает нам надежду на существование жизни в других мирах. Осталось только выкарабкаться туда и хорошо выискать.


Об отправке на Марс пилотируемой миссии читайте на веб-сайте специального проекта журнальчика: «Наш Марс».