Семь веских причин, по которым на других планетах может быть жизнь. Жизнь на земле
Учитывая размеры Вселенной, есть веские причины предполагать существование жизни, помимо земной. И некоторые ученые твердо верят в то, что она будет обнаружена к 2040 году. Но как на самом деле выглядят (если они действительно есть) разумные внеземные формы жизни? Не одно десятилетие научная фантастика описывала нам пришельцев как низкорослых серых гуманоидов с большими головами и в целом не сильно отличающихся от человеческого вида. Однако есть как минимум десять веских причин считать, что разумная внеземная жизнь совсем не похожа на нас.
1. Планеты обладают разной гравитацией
Гравитация является ключевым фактором, влияющим на развитие всех организмов. Помимо ограничения в размерах наземных животных, гравитация является также и причиной, благодаря которой организмы могут адаптироваться под различные изменения окружающей среды. За примерами далеко ходить не нужно. Все доказательства находятся перед нами на Земле. Согласно истории эволюции, организмам, которые однажды решили выйти из воды на сушу, пришлось развить конечности и сложный скелет, так как их тела больше не поддерживались текучестью воды, которая компенсировала воздействие гравитации. И хотя существует определенный диапазон того, насколько сильной может быть гравитация для того, чтобы одновременно поддерживать атмосферу планеты и при этом не раздавить на ее поверхности все остальное, диапазон этот может варьироваться, а, следовательно, могут и варьироваться внешний вид организмов, которые приспособились к ней (гравитации).
Предположим, что сила гравитации Земли будет в два раза больше нынешней. Это, конечно, не означает, что все сложные живые организмы будут выглядеть как карликовые черепахоподобные существа, однако вероятность возникновения двуногих прямоходящих людей резко сократится. Даже если мы сможем сохранить механику нашего передвижения, мы станем гораздо ниже и при этом будем иметь более плотные и толстые кости скелета, которые позволят нам компенсировать возросшую силу гравитации.
Если же сила гравитации окажется в два раза ниже нынешнего уровня, то, вероятнее всего, произойдет обратный эффект. Наземным животным теперь не потребуется наличия мощных мышц и прочного скелета. В общем и целом все станут выше и крупнее.
Мы можем бесконечно теоретизировать по поводу общих характеристик и следствий наличия высокой и низкой гравитации, однако более тонкие детали приспособленности организма к тем или иным условиям мы предсказать пока не в состоянии. Однако эта приспособленность будет определенно прослеживаться во внеземной жизни (если, конечно, мы ее найдем).
2. Планеты обладают разной атмосферой
Аналогично гравитации, атмосфера тоже играет ключевую роль в развитии жизни и ее характеристик. Например, членистоногие, жившие при каменноугольном периоде палеозойской эры (около 300 миллионов лет назад) были гораздо крупнее современных представителей. И все это благодаря более высокой концентрации кислорода в воздухе, которая составляла до 35 процентов, против 21 процента, которая имеется сейчас. Одними из видов живых организмов того времени, например, являются меганевры (предки стрекоз), чей размах крыльев доходил до 75 сантиметров, или же вымерший вид гигантских скорпионов бронтоскорпио, длина которых достигала 70 сантиметров, не говоря уже об артроплеврах, гигантских родственниках современных многоножек, длина тела которых доходила до 2,6 метра.
Если 14-процентное различие в составе атмосферы оказывает столь высокое влияние на размер членистоногих, то представьте, какие уникальные существа могут получиться, если эти различия в объеме кислорода будут гораздо существеннее.
А ведь мы еще даже не затрагивали вопрос возможности существования жизни, которая вообще не требует наличия кислорода. Все это дает нам безграничные возможности предположений того, как эта жизнь может выглядеть. Что интересно, ученые уже обнаружили на Земле некоторые виды многоклеточных организмов, которые не требуют наличия кислорода для существования, поэтому возможность существования внеземной жизни на планетах без кислорода уже не кажется такой безумной, как казалась раньше. Жизнь, существующая на таких планетах, будет определенно отличаться от нас.
3. Основой внеземной жизни могут служить другие химические элементы
Вся жизнь на Земле обладает тремя идентичными биохимическими характеристиками: одним из ее основных источников является углерод, ей необходима вода, и у нее есть ДНК, которая позволяет передавать генетическую информацию будущим потомкам. Однако будет заблуждением считать, что вся остальная возможная жизнь во Вселенной будет следовать тем же правилам. Напротив, она может существовать согласно совершенно иным принципам.
Важность углерода для всех живых организмов на Земле можно объяснить. Во-первых, углерод легко образует связи с другими атомами, он относительно стабилен, доступен в больших объемах и на его основе могут появляться сложные биологические молекулы, которые требуются для развития сложных организмов.
Однако наиболее вероятной альтернативой основного элемента жизни может служить кремний. Ученые, включая знаменитых Стивена Хокинга и Карла Сагана, в свое время обсуждали эту возможность. Саган даже вывел термин «углеродного шовинизма», чтобы описать наши предубеждения относительно того, что углерод является неотъемлемой частью жизни в любом уголке Вселенной. Если жизнь на основе кремния действительно где-то существует, то выглядеть она будет совсем не так, как выглядит жизнь на Земле. Хотя бы только потому, что кремний требует наличия гораздо более высоких температур для достижения реакционного состояния.
4. Внеземной жизни не требуется вода
Как указывалось выше, вода является другим важным требованием для жизни на Земле. Вода необходима потому, что она может находиться в жидком состоянии даже при большой разнице температур, она является эффективным растворителем, служит в качестве транспортного механизма и является триггером различных химических реакций. Но это не означает, что другие жидкости не смогут ее заменить нигде во Вселенной. Наиболее вероятным заменителем воды, как источника жизни, может служить жидкий аммиак, так как он разделяет с ней множество качеств.
Другой возможной альтернативой воде может служить жидкий метан. Несколько научных статей, написанных на основе информации, собранной космическим аппаратом «Кассини» аэрокосмического агентства NASA, предполагают, что жизнь на основе метана может существовать даже внутри нашей Солнечной системе. А именно на одном из спутников Сатурна — Титане. Помимо факта того, что аммиак и метан являются совершенно разными веществами, которые тем не менее могут присутствовать в воде, учеными доказано, что две субстанции могут находиться в жидком состоянии даже при более низких температурах, чем вода. Учитывая это, можно предположить, что жизнь не на основе воды будет выглядеть совершенно иной.
5. Альтернатива ДНК
Третьим ключевым пазлом жизни на Земле является способ хранения генетической информации. Очень долгое время ученые считали, что только ДНК способна на это. Однако оказалось, что есть и альтернативные способы хранения. Более того, это доказанный факт. Ученые недавно создали искусственную альтернативу ДНК — КсНК (ксенонуклеиновая кислота). Как и ДНК, КсНК способна хранить и передавать генетическую информацию в процессе эволюции.
Помимо наличия альтернативы ДНК, внеземная жизнь, скорее всего, может также производить и другой тип протеинов (белков). Вся жизнь на Земле использует комбинацию всего из 22 аминокислот, на базе которых производятся протеины, однако в природе имеются еще и сотни других естественно образующихся аминокислот, в добавление к тем, которые мы можем создавать в лабораториях. Поэтому внеземная жизнь не только может иметь «свою версию ДНК», но и другие аминокислоты для производства других белков.
6. Внеземная жизнь развивалась в другой среде обитания
В то время как окружающая среда на планете может быть постоянной и универсальной, она также может и в значительной степени изменяться в зависимости от особенностей поверхности планеты. Это, в свою очередь, может стать причиной образования совершенно разных сред обитания, обладающих конкретными уникальными характеристиками. Такие вариации могут стать причиной появления разных путей развития жизни на планете. На основе этого на Земле можно выделить пять основных биомов (экосистем, если хотите). Это: тундра (и ее вариация), степи (и их вариация), пустыни (и их вариации), вода и лесостепи (и их вариация). Каждая из этих экосистем является домом для живых организмов, которым пришлось адаптировать под определенные условия среды для выживания. При этом эти организмы очень отличаются от живых организмов других биомов.
Создания глубин океанов, например, имеют несколько адаптивных особенностей, которые позволяют им выживать в холодной воде, без какого-либо источника света и при этом под воздействием высокого давления. Эти организмы не только совсем не просто непохожи на человека, они неспособны выжить в наших наземных средах обитания.
Исходя из всего этого, логично предположить, что внеземная жизнь будет не только коренным образом отличаться от земной согласно общим характеристикам окружающей среды планеты, но и будет отличаться согласно каждому биому, имеющемуся на планете. Даже на Земле, одни из самых умных живых организмов — дельфины и осьминоги — не живут в одной и той же среде обитания, что и человек.
7. Они могут быть старше нас
Если верить мнению, согласно которому разумные внеземные формы жизни могут быть более технологически продвинутыми, по сравнению с человеческой расой, то смело можно было бы предположить, что появились эти разумные внеземные формы жизни раньше нас. Еще более вероятно это предположение становится, если учесть, что жизнь как таковая во всей Вселенной появилась и развивалась не в одно и то же время. Даже различие в 100 000 лет — ничто, по сравнению с миллиардами лет.
Другими словами, все это означает, что у внеземных цивилизаций не только было больше времени для развития, но также и больше времени для контролируемой эволюции — процесса, позволяющего технологическим путем изменять свои собственные тела в зависимости от нужд, вместо ожидания естественного течения эволюции. Например, такие формы внеземной разумной жизни могли адаптировать свои тела для длительных космических путешествий, путем увеличения продолжительности их жизни и исключении других биологических ограничений и нужд, например, дыхания и потребности в пище. Такой вид биоинженерии определенно мог привести к очень своеобразному состоянию тела организма и, возможно, даже привел внеземную жизнь к замене их естественных частей тела на искусственные.
Если вы думаете, что все это звучит несколько безумно, то знайте — человечество движется к тому же самому. Одним ярким примером этому может служить то, что мы находимся на пороге создания «идеальных людей». Путем биоинженерии мы сможем генетически изменять эмбрионы для получения определенных навыков и характеристик будущего человека, таких как, например, интеллект и рост.
8. Жизнь на блуждающих планетах
Солнце является очень важным фактором наличия жизни на Земле. Без него растения не будут иметь возможности фотосинтеза, что в конечном итоге приведет к полному разрушению пищевой цепочки. Большинство жизненных форм вымрут в течение нескольких недель. А ведь мы еще не говорим об одном простом факте — без солнечного тепла Земля покроется льдом.
К счастью, Солнце в ближайшее время покидать нас не собирается. Тем не менее только в одной нашей галактике Млечный Путь насчитывается около 200 миллиардов «блуждающих планет». Эти планеты не обращаются вокруг звезд, а лишь бессмысленно плывут через непроглядную тьму космоса.
Может ли на таких планетах существовать жизнь? Ученые выдвигают теории, что при наличии определенных условий это возможно. Самым важным в этом вопросе является то, что для этих планет будет являться источником энергии? Самым очевидным и логичным ответом на этот вопрос может являться тепло своего внутреннего «двигателя», то есть ядра. На Земле внутренняя теплота отвечает за движение тектонических плит и вулканическую активность. И хотя этого, вероятнее всего, будет совсем недостаточно для развития сложных форм жизни, следует также учитывать и другие факторы.
Одна из теорий была предложена планетологом Дэвидом Стивенсоном, согласно которой блуждающие планеты с очень плотной и толстой атмосферой могли бы удерживать тепло, что позволило бы планете сохранять океаны в жидком состоянии. На такой планете жизнь могла бы развиться до достаточно продвинутого уровня, аналогично нашей океанской жизни, и, возможно, даже начать переход из воды на сушу.
9. Небиологические формы жизни
Еще одна возможность, которую стоит также учитывать, заключается в том, что внеземная жизнь может представлять собой небиологические формы. Это могут быть как роботы, которые были созданы для замены биологических тел искусственными, так и виды, созданные искусственным путем другими видами.
Сет Шостак, руководитель программы поиска внеземных цивилизаций (SETI) даже считает, что подобная искусственная жизнь более чем вероятна, и само человечество, благодаря развитию робототехники, кибернетики и нанотехнологий, рано или поздно само к этому тоже придет.
Более того, мы максимально близко подобрались к созданию искусственного интеллекта и продвинутой робототехники. Кто может с уверенностью сказать, что человечество в какой-то момент своей истории не будет заменено на прочные роботизированные тела? Этот переход, вероятнее всего, будет очень болезненным. И такие известные фигуры, как Стивен Хокинг и Элон Маск, это уже осознают и считают, что в конечном итоге созданный ИИ может просто восстать и занять наше место.
Роботы при этом могут быть лишь вершиной айсберга. А что, если внеземная жизнь существует в виде энергетических сущностей? Ведь это предположение тоже имеет под собой некоторую почву. Подобные формы жизни не будут стеснены никакими ограничениями физических тел и в конечном итоге, теоретически, тоже смогут прийти к вышеупомянутым физическим роботизированным оболочкам. Энергетические сущности, конечно же, вне всяких сомнений, совсем не будут похожи на людей, так как у них будет отсутствовать физическая форма и, как следствие — совсем иная форма коммуникации.
10. Фактор случайности
Даже после обсуждения всех возможных факторов, описанных выше, не стоит исключать случайности в эволюции. Насколько нам (человечеству) известно, нет никаких предпосылок считать, что всякая разумная жизнь обязательно должна развиваться в виде гуманоидных форм. Что было бы, если бы динозавры не вымерли? Развился бы в них в процессе дальнейшей эволюции человекоподобный интеллект? Что было бы, если бы вместо нас в самую разумную форму жизни на Земле развился бы совершенно иной вид?
Справедливости ради, возможно, стоило бы ограничить выборку потенциальных кандидатов на возможность развития среди всех видов животных до птиц и млекопитающих. Однако даже в этом случае остаются мириады возможных видов, которые смогли бы развиться до уровня интеллекта, сравнимого с человеческим. Такие представители своих видов, как дельфины и вороны, действительно являются очень умными существами, и если бы эволюция в какой-то момент повернулась лицом именно к ним, то, вполне возможно, именно они были правителями Земли вместо нас. Наиболее важным аспектом является то, что жизнь может развиваться самыми разными (практически бесконечными) способами, поэтому шансы на то, что в других уголках Вселенной есть разумная жизнь, очень похожая на нас, людей, в астрономическом плане очень низкие.
nterestingintheworld.mirtesen.ru
Происхождение жизни на Земле - один из наиболее трудных и в то же время актуальный и интересный вопрос в современном естествознании.
Земля сформировалась, вероятно, 4,5-5 млрд. лет назад из гигантского облака космической пыли. частицы которой спрессовались в раскаленный шар. Из него в атмосферу выделялся водяной пар, а из атмосферы на медленно остывавшую Землю в течение миллионов лет в виде дождей выпадала вода. В углублениях земной поверхности образовался доисторический Океан. В нем примерно 3,8 млрд. лет назад зародилась первоначальная жизнь.
Возникновение жизни на Земле
Как произошла сама планета и как на ней появились моря? По этому поводу существует одна широко признанная теория. В соответствии с ней Земля образовалась из облаков космической пыли, содержащей все известные в природе химические элементы, которые спрессовались в шар. Горячий водяной пар вырывался с поверхности этого раскаленного докрасна шара, окутывая его сплошным облачным покровом, Водяной пар в облаках медленно охлаждался и превращался в воду, которая выпадала в виде обильных непрерывных дождей на еще раскаленную, пылающую Землю. На ее поверхности она снова превращалась в водяной пар и возвращалась в атмосферу. За миллионы лет Земля постепенно потеряла так много тепла, что ее жидкая поверхность, остывая, начала твердеть. Так образовалась земная кора.
Прошли миллионы лет, и температура поверхности Земли еще больше понизилась. Ливневые воды перестали испаряться и стали стекать в огромные лужи. Так началось воздействие воды на земную поверхность. А потом из-за понижения температуры произошел настоящий потоп. Вода, которая до этого испарялась в атмосферу и превратилась в ее составную часть, беспрерывно низвергалась на Землю, с громом и молниями обрушивались из облаков мощные ливни.
Мало-помалу в самых глубоких впадинах земной поверхности скапливалась вода, которая уже не успевала совсем испариться. Ее было так много, что постепенно на планете образовался доисторический Океан. Молнии рассекали небо. Но никто этого не видел. На Земле еще не было жизни. Непрерывный ливень начал размывать горы. Вода стекала с них шумными ручьями и бурными реками. За миллионы лет водные потоки глубоко разъели земную поверхность и кое-где появились долины. В атмосфере уменьшалось содержание воды, а на поверхности планеты ее скапливалось все больше.
Сплошной облачный покров становился тоньше, пока в один прекрасный день Земли не коснулся первый луч солнца. Непрерывный дождь кончился. Большую часть суши покрыл доисторический Океан. Из ее верхних слоев вода вымывала огромное количество растворимых минералов и солей, которые попадали в море. Вода из него непрерывно испарялась, образуя облака, а соли оседали, и с течением времени происходило постепенное засоление морской воды. По-видимому, при каких-то существовавших в древности условиях образовались вещества, из которых возникли особые кристаллические формы. Они росли, как и все кристаллы, и давали начало новым кристаллам, которые присоединяли к себе все новые вещества.
Солнечный свет и, возможно, очень сильные электрические разряды служили в этом процессе источником энергии. Может быть, из таких элементов зародились первые обитатели Земли - прокариоты, организмы без оформленного ядра, похожие на современных бактерий. Они были анаэробами, то есть не использовали для дыхания свободный кислород, которого тогда еще не было в атмосфере. Источником пищи для них служили органические соединения, возникшие на еще безжизненной Земле в результате воздействия ультрафиолетового излучения Солнца, грозовых разрядов и тепла, образующегося при извержении вулканов.
Жизнь существовала тогда в тонкой бактериальной пленке на дне водоемов и во влажных местах. Эту эру развития жизни называют архейской. Из бактерий, а возможно, и совершенно независимым путем, возникли и крошечные одноклеточные организмы - древнейшие простейшие животные.
Как выглядела первобытная Земля?
Перенесемся на 4 млрд лет назад. Атмосфера не содержит свободного кислорода, он находится только в составе окислов. Почти никаких звуков, кроме свиста ветра, шипения извергающейся с лавой воды и ударов метеоритов о поверхность Земли. Ни растений, ни животных, ни бактерий. Может быть, так выглядела Земля, когда на ней появилась жизнь? Хотя эта проблема издавна волнует многих исследователей, их мнения на этот счет сильно различаются. Об условиях на Земле того времени могли бы свидетельствовать горные породы, но они давно разрушились в результате геологических процессов и перемещений земной коры.
Теории происхождения жизни на Земле
В этой статье мы кратко расскажем о нескольких гипотезах возникновения жизни, отражающих современные научные представления. Как считает известный специалист в области проблемы возникновения жизни Стэнли Миллер, о возникновении жизни и начале ее эволюции можно говорить с того момента, как органические молекулы самоорганизовывались в структуры, которые смогли воспроизводить самих себя. Но это порождает другие вопросы: как возникли эти молекулы; почему они могли самовоспроизводиться и собираться в те структуры, которые дали начало живым организмам; какие нужны для этого условия?
Есть несколько теорий о происхождении жизни на Земле. Например, одна из давних гипотез гласит, что она занесена на Землю из космоса, но неоспоримых доказательств этого нет. Кроме того, та жизнь, которую мы знаем, удивительно приспособлена для существования именно в земных условиях, поэтому если она и возникла вне Земли, то на планете земного типа. Большинство же современных ученых полагают, что жизнь зародилась на Земле, в ее морях.
Теория биогенеза
В развитии учений о происхождении жизни существенное место занимает теория биогенеза - происхождение живого только от живого. Но многие считают ее несостоятельной, поскольку она принципиально противопоставляет живое неживому и утверждает отвергнутую наукой идею вечности жизни. Абиогенез - идея о происхождении живого из неживого - исходная гипотеза современной теории происхождения жизни. В 1924 г. известный биохимик А. И. Опарин высказал предположение, что при мощных электрических разрядах в земной атмосфере, которая 4-4,5 млрд лет назад состояла из аммиака, метана, углекислого газа и паров воды, могли возникнуть простейшие органические соединения, необходимые для возникновения жизни. Предсказание академика Опарина оправдалось. В 1955 г. американский исследователь С. Миллер, пропуская электрические заряды через смесь газов и паров, получил простейшие жирные кислоты, мочевину, уксусную и муравьиную кислоты и несколько аминокислот. Таким образом, в середине XX века был экспериментально осуществлен абиогенный синтез белковоподобных и других органических веществ в условиях, воспроизводящих условия первобытной Земли.
Теория панспермии
Теория панспермии - это возможности переноса органических соединений, спор микроорганизмов с одного космического тела на другое. Но она совершенно не дает ответа на вопрос, как зародилась жизнь во Вселенной? Возникает необходимость обоснования возникновения жизни в той точке Вселенной, возраст которой, согласно теории Большого взрыва, ограничен 12-14 миллиардами лет. До этого времени не было даже элементарных частиц. А если нет ядер и электронов, нет и химических веществ. Потом в течение нескольких минут возникли протоны, нейтроны, электроны, и материя вступила на путь эволюции.
Для обоснования этой теории используются многократные появления НЛО, наскальные изображения предметов, похожих на ракеты и «космонавтов», а также сообщения якобы о встречах с инопланетянами. При изучении материалов метеоритов и комет в них были обнаружены многие «предшественники живого» - такие вещества, как цианогены, синильная кислота и органические соединения, которые, возможно, сыграли роль «семян», падавших на голую Землю.
Сторонниками этой гипотезы были лауреаты Нобелевской премии Ф.Крик, Л.Оргел. Ф.Крик основывался на двух косвенных доказательствах: универсальности генетического кода: необходимости для нормального метаболизма всех живых существ молибдена, который встречается сейчас на планете крайне редко.
Зарождение жизни на Земле невозможно без метеоритов и комет
Исследователь из Техасского технологического университета, после анализа огромного объема собранной информации, выдвинул теорию о том, как же на Земле смогла образоваться жизнь. Ученый уверен, что появление ранних форм простейшей жизни на нашей планете было бы невозможно без участия упавших на нее комет и метеоритов. О своей работе исследователь поделился на 125-й ежегодной встрече геологического общества Америки, проходившей 31 октября в городе Денвер, Колорадо.
Автор работы, профессор геонауки в Техасском технологическом университете (ТТУ) и куратор музея палеонтологии при университете, Санкар Чаттерджи рассказал, что к такому выводу он пришел после анализа информации о ранней геологической истории нашей планеты и сопоставления этих данных с различными теориями химической эволюции.
Эксперт считает, что такой подход позволяет объяснить один из самых скрытых и не до конца изученных периодов в истории нашей планеты. По мнению многих геологов, основная масса космических «бомбардировок», в которых участвовали кометы и метеориты, приходилась на время около 4 миллиардов лет тому назад. Чаттерджи считает, что самая ранняя жизнь на Земле образовалась в кратерах, оставленных при падении метеоритов и комет. И вероятнее всего это произошло в период «Поздней тяжелой бомбардировки» (3,8-4,1 миллиарда лет назад), когда столкновение мелких космических объектов с нашей планетой резко возросло. На то время приходилось сразу несколько тысяч случаев падения комет. Что интересно, эту теорию косвенно поддерживает Модель Ниццы. Согласно оной реальное число комет и метеоритов, которые должны были упасть на Землю в то время, соответствует реальному числу кратеров на Луне, явившейся в свою очередь своего рода щитом для нашей планеты и не позволившей бесконечной бомбардировке ее уничтожить.
Некоторые ученые предполагают, что результатом этой бомбардировки является заселение жизнью океанов Земли. При этом несколько исследований на эту тему указывают на то, что наша планета имеет больше запасов воды, чем должна была. А излишек этот списывают на кометы, которые прилетели к нам с Облака Оорта, находящегося предположительно в одном световом годе от нас.
Чаттерджи указывает, что образовавшиеся в результате этих столкновений кратеры заполнились растаявшей водой из самих комет, а также необходимыми химическими строительными блоками, необходимыми для образования простейших организмов. При этом ученый считает, что те места, где даже после такой бомбардировки не появилась жизнь, просто оказались непригодны для этого.
«Когда около 4,5 миллиарда лет назад образовалась Земля, она была полностью непригодна для появления на ней живых организмов. Это был настоящий кипящий котел из вулканов, ядовитого горячего газа и постоянно падающих на нее метеоритов», - пишет онлайн-журнал AstroBiology, ссылаясь на ученого.
«А спустя один миллиард лет она стала тихой и спокойно планетой, богатой огромными запасами воды, населенной различными представителями микробной жизни - предками всех живых существ».
Жизнь на Земле могла возникнуть благодаря глине
Группа учёных под руководством Дань Ло (Dan Luo) из Корнеллского университета выступила с гипотезой, что концентратором для древнейших биомолекул могла служить обычная глина.
Изначально исследователи занимались не проблемой происхождения жизни – они искали способ повысить эффективность бесклеточных систем синтеза белка. Вместо того чтобы позволить ДНК и обслуживающим её белкам свободно плавать в реакционной смеси, учёные попробовали загнать их в частицы гидрогеля. Этот гидрогель, словно губка, впитывал реакционную смесь, сорбировал нужные молекулы, и в результате все нужные компоненты оказывались заперты в небольшом объёме – подобно тому, как это происходит в клетке.
Затем авторы исследования попытались использовать в качестве недорогого заменителя гидрогеля глину. Частицы глины оказались похожи на частицы гидрогеля, становясь своеобразными микрореакторами для взаимодействующих биомолекул.
Получив такие результаты, учёные не могли не вспомнить о проблеме происхождения жизни. Частицы глины с их способностью сорбировать биомолекулы могли бы на самом деле послужить самыми первыми биореакторами для самых первых биомолекул, пока те ещё не обзавелись мембранами. В пользу такой гипотезы говорит ещё и то, что вымывание силикатов и других минералов из скал с образованием глины началось, по геологическим прикидкам, как раз перед тем, когда, по мнению биологов, древнейшие биомолекулы начали объединяться в протоклетки.
В воде, точнее в растворе, мало что могло произойти, потому что процессы в растворе идут абсолютно хаотично, а все соединения очень неустойчивы. Глина современной наукой - точнее, поверхность частиц глинистых минералов - рассматривается как матрица, на которой могли образовываться первичные полимеры. Но это тоже только одна из многих гипотез, каждая из которых имеет свои сильные и слабые стороны. Но чтобы смоделировать зарождение жизни в полном масштабе, нужно действительно быть Богом. Хотя на Западе сегодня уже появляются статьи с названиями «Конструирование клетки» или «Моделирование клетки». Например, один из последних нобелевских лауреатов Джеймс Шостак сейчас активно предпринимает попытки создания эффективных клеточных моделей, которые размножаются сами по себе, воспроизводя себе подобных.
March 25th, 2018
Но всё хорошее когда-нибудь кончается. Однажды Земля станет непригодной для поддержания той жизни, которую мы знаем. Может быть, этого не случится еще миллионы лет. Но астрофизика нам подсказывает, что катастрофа может произойти в любой момент. Да и вообще когда то людям придется столкнуться именно с этими причинами вплотную
Учёные нашли немало причин, по которым Земля может стать безжизненной.
1) Ядро планеты остынет
Земля окружена магнитным полем, называемым магнитосферой, которая защищает нас от солнечного ветра.
Это поле создаётся благодаря вращению планеты, из-за которого жидкая железоникелевая оболочка (внешнее ядро) движется вокруг твердой металлической сердцевины (внутреннего ядра), образуя гигантский магнитный генератор.
Магнитосфера отклоняет энергетические частицы, испускаемые солнцем, изменяет их размер и форму.
Если ядро планеты остынет, то мы потеряем нашу магнитосферу - а также защиту от солнечного ветра, из-за чего он постепенно разнесёт атмосферу Земли по всему космосу.
Марс, у которого когда-то была вода и атмосфера, несколько миллионов лет назад постигла именно такая участь, и он превратился в сухой и безжизненный мир, каким мы его знаем теперь.
2) Произойдёт расширение Солнца
Солнце, а особенно наше расстояние до него - это, пожалуй, самый важный фактор, благодаря которому стало возможно существование жизни.
Однако Солнце - звезда. А звёзды умирают.
Прямо сейчас Солнце находится в середине своего жизненного пути, постоянно превращая водород в гелий при помощи термоядерных реакций.
Но это не может длиться вечно. Через несколько миллиардов лет водород в ядре Солнца закончится, и оно начнёт перерабатывать гелий.
Из-за того, что переработка гелия даёт гораздо больше энергии, Солнце начнёт расширяться, и, возможно - притягивать Землю к себе.
Мы сгорим и испаримся.
Либо так, либо расширение солнца напротив, оттолкнёт Землю, она сойдет со своей орбиты и будет обречена скитаться по космосу как планета-странник - мёртвым куском холодного камня.
3) Земля столкнётся с планетой-странником
В космосе немало планет, которые перемещаются по нему свободно, а не вращаются вокруг звезды. Планеты достаточно часто оказываются выкинуты из своих звёздных систем во время их формирования.
Недавние расчёты показывают, что количество планет-странников в Млечном Пути превосходит количество звёзд в 100 000 раз.
Одна из таких планет может приблизиться к Земле и опасно дестабилизировать её орбиту.
Или бродячая планета может столкнуться с Землёй. Причём такое уже случалось - около 4,5 млн. лет назад маленькая планета столкнулась с более крупной, что сформировало Землю и Луну такими, как мы их знаем.
4) Земля столкнётся с астероидом
В Голливуде очень любят такие сценарии.
Камни из космоса могут быть очень разрушительными - уничтожил же один из них динозавров. Хотя, конечно, для того, чтобы уничтожить планету полностью нужно гораздо больше астероидов.
Но это всё равно может произойти. Например, в течение сотен миллионов лет с момента формирования Земли астероиды сталкивались с ней очень часто. Удары были так сильны, что океаны кипели годами, а температура воздуха была выше 500 градусов по Цельсию. Жизнь на Земле тогда была одноклеточной, и была представлена в виде особо жаростойких микробов. Большая часть современных форм жизни такого бы не перенесла.
5) Земля может сблизиться с блуждающей чёрной дырой
Чёрные дыры, пожалуй, вторая по популярности в Голливуде причина смерти планеты. Легко понять почему.
Они загадочные и пугающие. Даже само их название звучит жутковато.
Мы немногое знаем о чёрных дырах, зато знаем, что они настолько массивны, что даже свет не может вырваться за пределы их горизонта событий.
Также учёные знают, что существуют чёрные дыры, свободно путешествующие по космосу. Так что не исключено, что одна из них может навестить и Солнечную систему.
Если уж свет не может вырваться из чёрной дыры, то Земля уж точно не сможет. Есть две теории того, что произойдёт с планетой после того, как она пересечёт точку невозврата достаточно большой чёрной дыры. Менее крупная просто растянет (как говорят астрофизики, «спагеттифицирует») планету.
Некоторые физики говорят, что за горизонтом событий атомы будут растягиваться до тех пор, пока не уничтожаться полностью.
Иные - что мы попадём в другую часть вселенной, а то и в другое измерение.
Но, даже если чёрная дыра не затянет в себя Землю, то пройдя достаточно близко, она может вызвать землетрясения и другие стихийные бедствия или нарушить орбиту планеты, так что мы либо покинем солнечную систему, либо упадём на Солнце.
6) Земля будет уничтожена всплеском гамма-излучения
Всплески гамма-излучения (или просто гамма-всплески) - одни из самых мощных явлений во вселенной.
Многие из них - результат коллапса звезды во время её смерти. Один короткий всплеск может содержать больше энергии, чем Солнце может выработать за всю свою жизнь.
Такой мощный поток энергии может лишить Землю озонового слоя, сделав нас беззащитными перед опасным ультрафиолетовым излучением, и запустить механизм быстрого глобального похолодания.
Гамма-всплеск, попавший в Землю 440 млн. лет назад, мог быть причиной первого массового вымирания.
Но, к счастью, Дэвид Томпсон, заместитель руководитель проекта по наблюдению за гамма-излучением, сказал, что гамма-всплески на самом деле не очень опасны.
Он сказал, что шанс того, что Земля попадёт в поток гамма-всплеска, примерно равен «шансу того, что я встречу полярного медведя у себя в туалете».
7) Вселенная распадётся на части в своём последнем «Большом Разрыве»
Это то, что может уничтожить всю вселенную, не только Землю.
Суть вот в чём: неизвестная сила, называемая тёмной энергией, заставляет вселенную расширяться всё быстрее и быстрее.
Если расширение продолжится (что очень возможно), через 22 миллиарда лет межатомные связи ослабнут, и вся материя во вселенной постепенно рассеется в виде энергии.
Но если предположить, что Большого разрыва всё же не случится, то что может произойти после глобальной катастрофы, которую не переживёт человечество?
Вполне возможно, что выживут некоторые микробы, из которых потом вновь разовьётся жизнь.
Но если уничтожение будет абсолютным, то, на крайний случай, мы можем надеяться, что где-то во вселенной есть другая разумная жизнь, которая сможет отдать нам последние почести.
У нас нет (пока) прямых доказательств того, что на других планетах, их спутниках, а также в межзвездном пространстве существует жизнь. И тем не менее, есть неотразимые и весьма убедительные причины верить в то, что со временем мы отыщем такую жизнь, может быть, даже в нашей Солнечной системе. Вот семь причин, по которым ученые верят в то, что жизнь где-то непременно существует и лишь дожидается встречи с нами. Может, это не будут зеленокожие дамочки в летающих тарелках, но это все равно будут пришельцы.
1. Экстремофилы на Земле
Один из главных вопросов состоит в том, может ли существовать и развиваться жизнь в мирах, радикально отличающихся от земного. Похоже, ответ на этот вопрос утвердительный, если задуматься над тем, что даже на нашей планете существуют экстремофилы, или организмы, способные выживать в экстремальных условиях жары, холода, воздействия ядовитых (для нас) химикатов, и даже в вакууме. Мы находили живые существа, которые живут без кислорода на самом краю раскаленных вулканических жерл на океанском дне. Мы находили жизнь в солоноватых водоемах высоко в горах Анд, а также в подледных озерах Арктики. Есть даже крошечные организмы под названием тихоходки (Tardigrada), способные выжить в космическом вакууме. Итак, у нас есть прямые доказательства того, что жизнь может вполне успешно существовать во враждебной среде на Земле. Иными словами, мы знаем, что жизнь способна сохраняться в условиях, которые мы наблюдаем на других планетах и их спутниках. Мы просто пока не нашли ее.
2. Доказательства наличия исходных веществ и прототипов жизни на других планетах и спутниках
Вероятно, жизнь на Земле зародилась из химических реакций, которые со временем сформировали клеточные мембраны и прото-ДНК. Но эти первичные химические реакции могли начаться в атмосфере и в океане со сложных органических соединений, таких, как нуклеиновые кислоты, протеины, углеводы и липиды. Есть доказательства, что такие «предшественники жизни» уже существуют в других мирах. Есть они в атмосфере Титана, астрономы заметили их в богатой среде туманности Ориона. Опять же, это не значит, что мы нашли жизнь. Однако мы нашли ингредиенты, которые, по мнению многих ученых, способствовали развитию жизни на Земле. Если такие ингредиенты распространены по всей вселенной, то вполне возможно, что жизнь появилась и в других местах, а не только на нашей родной планете.
3. Быстро увеличивающееся количество планет, похожих на Землю
За последнее десятилетие охотники за небесными телами обнаружили сотни планет вне Солнечной системы, многие из которых, подобно Юпитеру, являются газовыми гигантами. Однако новые методы поиска планет позволили им отыскать и более мелкие, твердые миры, такие как Земля. Некоторые из них даже находятся на орбите вокруг своих звезд в так называемой «обитаемой зоне», то есть на таком расстоянии, когда на них возникают температуры, близкие к земным. А учитывая огромное множество планет, находящихся за пределами Солнечной системы, вполне вероятно, что на одной из них существует некая форма жизни.
4. Огромное многообразие и стойкость жизни на Земле
Жизнь на Земле развивалась в исключительно трудных условиях. Иногда ей удавалось пережить мощнейшие извержения вулканов, удары метеоритов, ледниковые периоды, засухи, окисление океанов и радикальные изменения в атмосфере. Мы также наблюдаем невероятное многообразие жизни на нашей планете за довольно короткий промежуток времени - в геологическом плане. Жизнь это также довольно стойкая штука. Почему бы ей не зародиться и не пустить корни на одном из спутников Сатурна или в другой звездной системе?
5. Тайны, окружающие происхождение жизни на Земле
Хотя у нас есть теории о происхождении жизни на Земле, в которой фигурируют упомянутые мною ранее сложные углеродные молекулы, в конечном счете, это большая загадка, как такие химические вещества соединились, чтобы сформировать хрупкие мембраны, со временем ставшие клетками. И чем больше мы узнаем о том, какая неблагоприятная среда существовала на Земле, когда зарождалась и развивалась жизнь - наполненная метаном атмосфера, кипящая лава на поверхности - тем загадочнее становится тайна происхождения жизни. Есть одна общая теория, которая гласит, что простая одноклеточная жизнь на самом деле зародилась где-то в другом месте, может быть, на Марсе, а на Землю ее занесли метеориты. Это теория пансермии, и в основе ее лежит гипотеза о том, что жизнь на Земле возникла благодаря жизни на других планетах.
6. Океаны и озера широко распространены, по крайней мере, в нашей Солнечной системе
Жизнь на Земле зародилась в океане, а отсюда следует, что из воды она могла появиться и в других мирах. Есть убедительные доказательства того, что когда-то вода на Марсе текла свободно и обильно, а на спутнике Сатурна Титане имеются метановые моря и реки, текущие по его поверхности. Считается, что спутник Юпитера Европа это один сплошной океан, согреваемый корой этой луны и полностью покрытый толстым защитным слоем льда. В любом из этих миров могла когда-то существовать жизнь, а может, существует и сейчас.
7. Эволюционная теория
Люди часто используют парадокс Ферми в качестве доказательства того, что мы никогда не найдем разумную жизнь в нашей вселенной. На другой стороне стоит эволюционная теория, постулирующая, что жизнь приспосабливается к окружающим условиям. Дарвин и его современники вряд ли задумывались о жизни на планетах вне Солнечной системы, когда создавали свою теорию эволюции, однако и они утверждали, что там, где жизнь может укорениться, она обязательно это сделает. А если задуматься, что наша окружающая среда это не только планеты, но и другие звездные системы, и межзвездное пространство, то можно сделать оригинальное предположение в рамках толкования эволюционной теории - что жизнь приспособится и к открытому космосу тоже. В один прекрасный день мы можем встретиться с существами, которые эволюционировали немыслимыми для нас способами. Либо же мы сами сможем когда-нибудь стать такими существами.
Полеоклиматологи начали свои расследования. Под подозрением была смена температуры мирового океана. Используя датчики температуры и количества кислорода, они стремятся воссоздать те условия, которые были в момент вымирания.
При температуре 20 градусов по Цельсию уровень кислорода нормальный. Морские животные жили бы в такой воде без проблем. Но с возрастанием температуры количество О2 начинает падать. При 35 градусов уровень кислорода заметно снизился. Эту температуру можно считать критической. Это не обжигающе горячая вода – она приятная и теплая. Однако всему живому в нём будет очень трудно дышать. Так что вероятно это и есть температура океана Пермского периода, опасная для жизни. Но что заставило океан так сильно нагреться?
Существует много теорий, но вымирание совпадает с крупным извержением лавы, которое произошло 250 миллионов лет назад. Учёные называют это излияние «сибирскими трапами». Объём извергнутой на поверхность Пангеи лавы составил 2 миллиона кубических километров. Это ли входило в главные причины гибели жизни на Земле? Есть основания полагать, что да. Это извержение было в 1,5 миллиона раз сильнее, чем извержение вулкана святой Елены. Потоки лавы, толщиной в километр покрыли площадь, равную половине площади США. Извержения сопровождалось выбросами диоксида серы и диоксида углерода. Их концентрация в атмосфере была в 10 раз больше, чем сегодня. Начался каскадный эффект. СО2 покрыл планету плотным слоем. Это повлекло за собой период сильной жары – как на суше, так и в океане. Большинство морских обитателей умирает один за другим – и это только начало. Одна из бактерий на морском дне начинает активно размножатся в условиях нехватки кислорода, выделяя ядовитый сероводород. Попадая в атмосферу он делает жизнь ещё сложнее. Там и так уже начались проблемы из-за высоких температур, а теперь ещё и добавиться проблемы с дыханием, потому как он сильно ядовит.
Излияния сибирских трапов лишает океан обитателей. Жизнь на суше истощена резкими переменами климата и ядовитыми газами в атмосфере. Может ли жизнь оказаться на грани вымирания уже на будущей Пангеи? Разрешительное извержение «сибирских трапов» было неизбежным последствием существования супер-континента. Когда зона субдукции соединяет материки воедино повышается вулканическая активность. Вулканы оказываются закупоренными в таком случае. Мантия становится горячее и давит на земную кору. Наружу начинают вырываться газы и, в конце концов, происходит массовое извержение.
Учёные уверены, что в будущем планету ждём подобное извержение. Оно уничтожит 95% форм жизни. Именно это и было на последней Пангее 250 миллионов лет назад. Но жизнь продолжила развиваться и снова распостранилась по всей планете. Климатологи полагают, что будущий супер-континент может полностью разрушить природную экосистему Земли.
Уровень углекислого газа будет ниже уровня, необходимого для поддержания жизни. В дальнейшем будут взаимодействовать 2 природных процесса. Сначала планета станет теплее из-за активности Солнца, которое станет горячее. А это увеличит количество осадков и штормов, которые снизят уровень углекислого газа. Уровень этого газа значительно изменится и за сам период образования супер-материка. Когда континенты начнут соединяться, субдукция вызовет повышенную вулканическую активность и как следствие увеличение уровня СО2 в атмосфере. Теплый воздух, поднятый над горами, остывает, и влага конденсирует в облака и затем в дождь. Углекислый газ растворяется в воде и вступает в реакцию с минералами породы. Учёные предполагают, что в период формирования новой Пангеи уровень СО2 будет снижаться до критической отметки. На ней вымрут растения и животные, питающиеся ними. В дальнейшем вся жизнь на планете закончится.
