АСТРОБИОЛОГИЯ
Границы органической жизни.
Диапазон условий, пригодных для развития органической жизни, выясняется в ходе исследований организмов, обитающих в экстремальных условиях: в вечной мерзлоте, в геотермальных источниках, в холодных пустынях («сухих долинах») Антарктиды, в глубокозалегающих породах земной коры. Зародившись и развиваясь в комфортных условиях нашей планеты, жизнь, тем не менее, демонстрирует широкий диапазон возможностей и механизмов приспособления. Особо экстремальные условия внешней среды выдерживают некоторые микроорганизмы. Одни из них способны жить в горячей (до 115° С) воде, другие приспособились к низкой температуре (до –20° С); многие бактерии размножаются в очень кислых или щелочных условиях, в концентрированных растворах солей, в присутствии большого количества тяжелых металлов и даже при очень высокой радиации. Некоторые микроорганизмы выдерживают низкое давление в верхних слоях атмосферы (до высоты 85 км), другие – давление воды в 1000 атм на дне океанских впадин. Практически полное высыхание и охлаждение до температуры 0,01 К (–273° С) выдерживают в «пассивном» состоянии споры и цисты микроорганизмов – бактерий, водорослей, грибов.Однако, такой широкий диапазон условий, в которых могут сохранить жизнь некоторые современные биологические виды, не должен вводить в заблуждение: устойчивость жизни – это результат ее длительной эволюции и высокой специализации видов. В истории земной биосферы было множество эпизодов массового вымирания животных и растений, причем не только в результате конкурентной борьбы, но и в ответ на изменение внешних условий. Как выяснили биологи, земные формы жизни особенно чувствительны к наличию жидкой воды, даже во льдах и морозильных камерах микроорганизмы размножаются лишь в тонкой пленке воды на поверхности кристаллов. Поэтому даже на Земле жизнь существует не везде: например, антарктические «сухие долины» практически стерильны.
Условия для зарождения жизни вряд ли принципиально отличаются от условий для ее поддержания. Биологи не видят иной основы жизни, кроме органических молекул – биополимеров. Если для некоторых из них, таких, как молекула ДНК, важнейшим свойством является последовательность звеньев-мономеров, в которой закодирована наследственная информация организма, то для большинства других молекул – белков и, в особенности, ферментов – наиболее важна пространственная форма, очень чувствительная к температуре. Стоит температуре повыситься, как белок денатурируется – теряет свою пространственную конфигурацию, а вместе с ней и свои биологические свойства (например, белок куриного яйца «сворачивается» от тепла), поэтому самые жесткие требования, необходимые для жизни, предъявляются к температуре.
Зоны жизни вокруг звезд.
Чем бы ни закончился поиск внеземной жизни в пределах Солнечной системы, астробиологи уже имеют реальный шанс обнаружить жизнь в миллионах иных планетных систем, населяющих нашу Галактику. Только в окрестности Солнца за последние годы обнаружено более 100 планетных систем (см. экзопланеты). Пока выявляются лишь планеты-гиганты, но уже ясно, что обнаружение планет земного типа – дело ближайших лет. В принципе, возможно спектральное изучение их атмосфер для поиска в них кислорода как индикатора жизни. Пока же нет доказательств, что где-либо за пределами Земли есть жизнь.Для прогнозирования условий в иных планетных системах привлекаются астрофизические данные, позволяющие определять характеристики так называемых «зон жизни» вокруг звезд и центра Галактики. Необходимым для развития жизни считается наличие звезды умеренной массы, обладающей длительным периодом спокойной эволюции, а также планеты с полупрозрачной атмосферой, движущейся по круговой орбите в определенном диапазоне расстояния от этой звезды. Имеет значение возраст звезды, определяющий ее химический состав, а также орбита звезды в Галактике, определяющая частоту пересечения ею спиральных рукавов, где условия для жизни считаются не столь благоприятными. Эти расчеты позволяют прогнозировать наиболее перспективные места для поиска внеземной жизни, в том числе – разумной.
Жизнь, как и любой другой термодинамический процесс, требует для своего поддержания неравновесных условий. На простейшем примере паровой машины или двигателя внутреннего сгорания легко понять, что в случае одинаковых температур нагревателя и холодильника машина работать не будет. На более сложном уровне это верно и для живого организма. Источником энергии для земной биосферы служит солнечный свет, излученный поверхностью звезды при температуре 5600° С, а окружающий нас «холодильник» (земная атмосфера) имеет среднюю температуру 15° С. Чтобы на поверхности планеты поддерживались неравновесные условия, у планеты должна быть достаточно прозрачная атмосфера, иначе даже при благоприятной температуре у поверхности планеты условия там будут как в термостате: температура вещества и излучения будут одинаковы. Поэтому планеты земного типа с их полупрозрачными атмосферами более благоприятны для жизни, чем планеты-гиганты.
Предыдущая страница Следующая страница
