2 марта в 19:00

Восемь наилучших мест для поиска жизни в Солнечной системе перевод



Жизнь могла быть основана на кремнии вместо углерода, или на аммиаке вместо воды. Она могла создать информационную систему, отличную от ДНК и РНК. Она даже могла развиться по принципам, отличным от дарвиновской эволюции. Но одно качество должно быть присуще жизни в любом месте: термодинамическая неустойчивость. Без этого ничто не «живо» в нашем понимании. По сути, жизнь – это выработанная природой система для рассеивания энергии – для того, чтобы сделать что-нибудь с имеющейся у планеты энергией, будь то солнечный свет, падающий на поверхность, или химические реакции в камнях, морях или воздухе.

В учёных, разыскивающих жизнь в других местах Солнечной системы, такая мысль вселяет надежду. Большинство мест в Солнечной системе термодинамически неустойчивы. Добавив жидкий растворитель и сложную химию, вы создадите условия для жизни. Путешествия по Солнечной системе, мы находим множество окружений, в которых можно представить существование живых организмов. Если мы не обнаружим зародившейся в нашей Солнечной системе жизни где угодно, кроме Земли, это будет более странно, чем если мы её найдём.

image

Марс


Сегодня Красная планета – замёрзшая пустыня с такой тонкой атмосферой, что водяной лёд при нагревании испаряется, и она не может защитить поверхность от интенсивного солнечного и космического излучения. В ранней истории Марс мог быть более комфортным, там могли быть более густой воздух, приемлемая температура и текущая вода. Учёные считают, что в эти, более ранние годы, на Марсе могла возникнуть жизнь. В таком случае она может сохраняться под землёй. «Глубоко в коре ещё может существовать жидкая вода, так что, может быть, там есть примитивная жизнь, питающаяся водородом», – говорит Джонатан Люнин [Jonathan Lunine], директор Центра астрофизики и планетологии в Корнелловском университете. Существование этих организмов объяснило бы наблюдаемый в атмосфере Марса метан.

Астероиды


Крупнейшие астероиды настолько велики, что их классифицируют, как карликовые планеты. При формировании они нагреваются, в результате чего географические слои разделяются на ядро, мантию и внешний слой. Внутренний разогрев расплавляет лёд до жидкой воды, взаимодействующей с такими минералами, как оливин и пироксен, в результате чего выделяется дополнительное тепло. На самом деле, исходящее тепло может слишком сильно разогреть внутреннюю часть, и она станет слишком горячей для жизни и её предшествующих форм, по крайней мере, временно, хотя ближе к поверхности всё ещё могут происходить интересные химические реакции. «На поверхности Цереры есть минералы филлосиликаты [слоистые силикаты – прим. перев.], изменённые жидкой водой, и это очень здорово, – говорит Люнин. – Есть ли ещё внутри неё жидкая вода, нам неизвестно». Цереру сейчас изучает космический аппарат Dawn [Рассвет].

image

Венера


Средняя температура на поверхности Венеры составляет 460 ºC, а атмосферное давление в 90 превышает давление у поверхности Земли. Но, возможно, эта планета не всегда была такой жестокой. «Ранняя её история нам неизвестна», – говорит Пенелопа Бостон, директор Астробиологического института НАСА. «Была ли она раньше обитаема?» Да и сегодняшнее существование жизни на ней нельзя полностью исключать. Учёные исследовали возможность существования жизни в облаках Венеры. «Внутрь поступает огромное количество ультрафиолета, поэтому там происходит всяческая фотохимия», – говорит Калеб Шарф [Caleb Scharf], директор астробиологии в Колумбийском университете. «Не нужен даже фотосинтез; можно просто потреблять то, что формируется в атмосфере». В 2006-м научная группа НАСА заключила, что хотя полностью исключать возможность жизни в облаках Венеры нельзя, вероятность её существования крайне низка. Органические молекулы, не говоря уже о целых организмах, не смогли бы изолироваться от экстремальных условий на поверхности планеты, поскольку нисходящие воздушные потоки периодически стаскивали бы их ниже.

Юпитер


После того, как космический аппарат Pioneer в 1973 году прислал нам изображения Юпитера, астрономы Карл Саган и Эдвин Салпетер немного поразмышляли по поводу жизни на газовом гиганте. Атмосфера Юпитера настолько плотна и глубока, что больше напоминает океан. Соответственно, Саган и Салпентер представили себе морскую экосистему «плывунов», организмов с газовыми мешками (типа планктона), «ныряльщиков» (нечто типа рыбы) и «охотников» (вроде крупных хищников). Они подсчитали, что охотники могут вырастать до нескольких километров в длину. Их работа вдохновила Артура Кларка на рассказ «Встреча с Медузой», в котором описаны гигантская медуза, биолюминесцентный воздушный планктон и скаты размером с футбольное поле. А Бен Бова в новелле «Юпитер» описал существ, похожих на воздушные шары, и пауков, летающих на своей паутине. К сожалению, зонд Galileo, опустившись в атмосферу Юпитера в 1995 году, не нашёл никаких свидетельств существования сложной органики, необходимой для биологии.

image

Европа


Дёрк Шульц-Макух [Dirk Schulze-Makuch] из Технического университета в Берлине считает, что спутник Юпитера Европа – единственное место в Солнечной системе, кроме Земли, на которой может существовать сложная жизнь. Под его поверхностью существует океан и органические молекулы, которые могли соединяться в интересные комбинации. Интенсивное поле излучения Юпитера расщепляет молекулы воды на поверхности на водород и кислород, и последний может просачиваться в океан, подстёгивая химические реакции. Дёрк Шульц-Макух изучал выживание организмов в подводных гидротермальных источниках, использующих метаногенезиз. Они поглощают водород и диоксид углерода, и выделяют метан. Судя по размеру Европы – а её океан в два раза больше Земного – и большой вероятности существования на ней гидротермальных источников, учёный считает, что на спутнике есть достаточно ресурсов для поддержания пищевой системы «хищник/жертва». «Хищники будут размером с морскую креветку, и чтобы наестся, ему понадобится область размером с олимпийский бассейн», – говорит он. Но Джим Кливс, вице-президент международного сообщества изучения возникновения жизни, не так оптимистичен: «Подозреваю – это информированная догадка – что колебания энергии в ледяных мирах будут недостаточными для поддержки экосистемы с несколькими пищевыми уровнями, так что жизнь не сможет стать слишком сложной». Только зонд сможет ответить на все вопросы.

Титан


На затянутой смогом луне Сатурна энергии для жизни наберётся достаточно, несмотря на то, что средняя температура её поверхности составляет -180 ºC. Фотохимические реакции в атмосфере производят ацетилен и молекулярный водород. «При нормальной земной температуре, ацетилен и молекулярный водород – взрывоопасное сочетание», – говорит Шарф. «На Титане они реагируют, но это не взрывная реакция. Так что они могут быть основой потенциального метаболизма». Саган с коллегами опубликовали в 1986 году исследование о пребиотической химии, течение которой возможно на Титане – задолго до того, как миссия Cassini отправила зонд Гюйгенс на поверхность спутника. Зонд не был оборудован техникой для поисков жизни, но подтвердил, что жидкий метан и этан играют на Титане ту же роль, что вода на Земле. И хотя мы не нашли там свидетельств жизни, эта мысль продолжает будоражить воображение. Главный аппарат Cassini также обнаружил под поверхностью спутника океан, как на Европе.

Энцелад


Под поверхностью ледяной луны Сатурна, Энцелада, также существует океан объёмом примерно с озеро Верхнее, и с окрестностей южного полюса луны вода постоянно извергается в космос. Аппарат Cassini пролетел через этот гейзер семь раз, обнаружив песчинки кремниевого песка, а также крупицы ледяного льда с примесью песка – микстура, требующая энергичной геохимической системы на поверхности. «Единственное возможное объяснение – вода, циклически проходящая через камень на дне океана, – говорит Люнин. – Кремний вымывается из камня и попадает в горячую воду. Затем, когда вода попадает обратно в океан, она охлаждается, и кремний выпадает в осадок. Cassini продемонстрировал, что эта окружающая среда может быть обитаемой. Океан солёной воды с органическими молекулами, и вода, проходящая через горячий камень». Разрешение и диапазон работы инструментов Cassini не позволили обнаружить биомолекулы, поэтому Люнин хочет отправить ещё одну экспедицию, которая должна снова пролететь через гейзер. «Возможности поражают воображение, – говорит он. – Можно ожидать, что там есть жизнь. А если мы её там не найдём, это вызовет целый ряд вопросов. Слишком ли она маленькая? Промерзает ли океан? Является ли жизнь чем-то уникальным?»

Кометы


Кометы, хотя их размер и невелик, обладают всем необходимым для жизни. Такие миссии, как Rosetta, обнаруживали на кометах аминокислоты и глицин, а также другие органические молекулы и биологически важные элементы, например, фосфор. У комет, возможно, были радиоактивные источники энергии, по крайней мере, в отдалённом прошлом. Кроме того, на поверхности комет, проходящих близко к солнцу, периодически тает вода. Разумеется, кометы – не самые уютные прибежища для жизни. «Проблема в том, что кометы долго не живут, – говорит Люнин. – Те, что проходят близко к солнцу, и обладают такими красивыми ядром и хвостом, исчезают после десятка или нескольких сотен оборотов. Так что маловероятно, что на кометах могут сформироваться условия для поддержания жизни в течение миллиардов лет».

Многообразие планет Солнечной системы не исчерпывает все возможности. Шульц-Макух отмечает, что поскольку Земля обращается вокруг звезды класса G, мы получаем свет в видимом спектре. Это привело к появлению зрения в людях и других животных, а некоторые из животных, например, пчёлы, могут видеть даже в ультрафиолете. У существ на других планетах точно также должны будут развиться чувства, соответствующие их окружению. И это только пример того, насколько сильно они могут отличаться от привычной для нас жизни. «Я представляю себе живые плавучие острова на водных мирах с большой гравитацией, выполняющие роль циклического обращения вокруг планеты из-за отсутствия тектоники, – говорит Бостон. – Я представляю миры с одной стороной, где всегда светло, и с другой, где темно – и вся экосистема живёт в сумерках на границе дня и ночи. Я могу представить жизнь, покрывающую всю планеты. То, что мы можем представить такие необычные вещи, означает, что если мы как-то когда-нибудь наткнёмся на них, мы сможем их распознать».
Автор оригинала: Leslie Mullen
Вячеслав Голованов @SLY_G
карма
163,2
рейтинг 470,5
Редактор GeekTimes
Самое читаемое

Комментарии (35)

  • +3
    Мне кажется, чем больше изучаешь физику/химию/геологию/биологию и пр, тем больше понимаешь, что там все меньше и меньше места, для всяких чудовеществ, жизни на основе темной материи и пр.
    Законы физики неумолимы. Многое построено именно так, как есть, потому что только так и могло собраться.
    То что наши бактерии могут жить в экстремальных условиях заслуга эволюции, которая из обычной бактерии сделала экстремофила, сам по себе он бы не появился в таких условиях.
    Так что если мы и встретим жизнь в солнечной системе, скорее всего в самом лучшем случае это будет комок слизи, а не летающий шар размером со стадион.
    • 0
      А раньше вы грезили о чемпионате по регби с нептунианцами и марсианами?
      • 0
        Конечно, когда был молод и зелен. Вот найдут на Марсе «хрендостаний» и будет у нас колония. На Луне, многие до сих пор грезят Гелием-3, вот как построим базу как срубим миллиарды. А потом приходит понимание, что собственно заняться то в космосе нечем. Хоть и обидно, но автоматы в космосе полезней и гораздо дешевле, ни каких супервеществ в космосе не будет, а из того что знаем, даже если слитки платины будут лежать это все равно выходит дороже, чем добывать их тут на Земле. По поводу жизни, тоже все больше пессимизма, так как все новые исследования, показывают, что мест для жизни становится все меньше и меньше, каналов на Марсе нет, Венера перегретая и выжжена кислотой. Для появления жизни на самой Земле, выясняется, что требуется все больше и больше условий, и мысль о том, что достаточно только жидкой воды смотрится все более блекло. Радиация, взрывы сверхновых, астероидная угроза, наличие спутника(Луны), наличие магнитного поля, кометы и пр, куча переменных которые влияют на результат.
        Так что вполне возможно, что космос это полная тоски и одиночества чернота, где нет ничего нужного нам и где мы сами никому не нужны.
        • +1
          а почему вы принимаете за аксиому то, что жизнь должна быть обязательно по земному типу? Почему бы не допустить иной растворитель, замену углеродному скелету, итп. Чем больше я узнаю мир, тем больше
          понимаю, сколько человечество не знает.

          По сути, все сводится пока что к созданию первого искусственного «молекулярного сборщика» со способностью репликации, что бы что то сказать о том, как зарождалась жизнь. А там, уже мое имхо, наверняка та же история, что с остальной эволюцией ака «сделать лучше или по иному в принципе можно, но зачем, если можно клац клац и в продакшен»,
          • +2
            Много вы знаете элементов, способных образовывать цепочки любой сложности? Кроме углерода для этой цели ограниченно пригоден разве что кремний, и то он идёт скорее как дополнение к углероду, т.к. без углеродных включений эти цепочки малоустойчивы.
            Вот и выходит, что как ни крути, а жизнь на химической основе может быть только углеродной.
            • +1
              А в том и дело. Много ли мы знаем о поведении веществ в условиях далее промавиа -55… +110 ?, разве что иногда в академические условия залезаем (ака металлический водород), аэрокосмос и какие — нибудь глубинные и буровые необходимости. В остальном материаловедение таки развивается в сторону земных условий.

              В более холодном и кислом мире те же кремневые цепочки будут довольно таки стабильны). Фосфор так же умеет в цепочки. Полагаю, можно опять же подобрать условия окружающей среды. Вы пытаетесь запихнуть в земные условия иные вещества. Да, для земли это оптимально, но есть другие миры.

              По мне — вы не в том проблему ищите. Главный вопрос — «воспроизводящийся сборщик», а не то, из чего он будет собирать структуры. Пока что состав комет несколько намекает, что сборщик должен строится из аминокислот, если конечно, в других звездных системах, допустим, более старых, или более молодых, не найдется иных доступных химических соединений. Ну и опять же непонятно, может (наверно нет) это следы прежних форм жизни.
              • 0
                Ну про температуру я выше писал, это фундаментальное ограничение, ниже температура, ниже скорость химических реакций и как следствие скорость метаболизма значительно снижается, причем там зависимость не линейная. Какой толк от формы жизни которая даже не успеет приспособится даже к климатическим изменениям в сутках — аля подул ветер и умерла?
                • 0
                  я вроде говорил, что это не единственный способ стабилизации. Да и им может вполне попасться «райский уголок».

                  Вопрос в том, может ли самостоятельно появится сборщик не на основе аминокислот. А что этот сборщик будет использовать — зависит только от окружающих условий, будет дефицит свободного углерода — сборщики возьмут что то другое, ибо будет выгоднее медленно расти на кремнии, чем благую вечность выцеживать углерод из окружающей среды.
                  • +1
                    Какие альтернативы? Аммиак например как растворитель будет жидким только при максимум -33. Правило Вант-Гоффа — «при повышении температуры на каждые 10 градусов константа скорости гомогенной элементарной реакции увеличивается в два—четыре раза» это для положительной температуры при отрицательных температурах значение множителя станет еще больше. То есть бактерия живущая при -33 градусах будет иметь минимум в 64 раза медленней метаболизм, и это еще оптимистичная оценка, реалистичная может быть в районе 100-300 раз. И вы с этим не можете сделать совершенно ничего, ни какие чудо замены ДНК не ускорят химическую реакцию на поверхности Титана например. Если же температура как на Земле, то скорее всего жизнь так же будет углеродной, так как кирпичики те же.
                    Альтернативная биохимия, пока обнаружила только использование бактерией мышьяка, и то до конца не ясно какими частями бактерии он используется.

                    Об этом я и говорил, что все меньше реалистичных мест для нахождения жизни. Форму жизни которая живет на 2-3 порядка медленней нас, мы можем даже не обнаружить приняв ее за камень какой нибудь.
                    • 0
                      Я даже умолчу, что вы в третий раз проигнорировали давление, кислотность и прочие особенности среды, в которых использование иных веществ было бы оправдано. Вы почему то ставите во главу проблемы не сборщик, а то, что он собственно будет собирать. Я вам третий раз говорю «Человек однажды сделает молоток» а вы в ответ «первый молоток должен быть из куска кремния, и ни как иначе!»

                      Аргумент про то, что на земле не нашли альтернатив — вовсе не очень годный. Для земли это, либо самый оптимальный вариант, либо, как возвратный нерв жирафа: эволюция не делает рефакторинг. Не означает, что в иных условиях будет иначе.
                      • 0
                        То есть вы предполагаете, что можно найти какие то экзотические условия которые нарушат законы физики? Ну тогда ок, да конечно шанс есть хоть и мизерный. В остальном же ни давление ни кислотность не помогут нам связывать вместе вещества которые не связываются и быть жидкими веществам которые жидкими в таких условиях быть не могут. Ну кроме совсем экзотики типа металлического водорода в центре газовых гигантов. Но даже если жизнь там есть, нам об этом не узнать.

                        Вот самое простое почитайте Альтернативная биохимия. Это факты и фактические исследования, рассуждения о фотонных формах жизни, плазменных червях в атмосфере звезд и разумных кристалах кварца это фантастика из стартрека и даже если и существуют, современная наука не способна объяснить как они могут существовать.
                        • 0
                          >То есть вы предполагаете, что можно найти какие то экзотические условия которые нарушат законы физики?
                          Я предполагаю, что есть условия, которые имеют иные условия равновесия системы, концентрации. Соответственно и вопрос «выгоды» будет отличным от земных условий. Может вы и склонны верить в магию, но я не такой.

                          >ни давление ни кислотность не помогут нам связывать
                          Что за ментальная пушка, где я такое говорил?

                          Что касается ссылки — вам же советую ее внимательно почитать, ибо не одна из предложенных комбинаций не имеет статуса «невозможно», это скорее аргумент мой, чем ваш.
                    • 0

                      В нормальных условиях разложение белков на аминокислоты тоже происходит достаточно медленно. Эволюции это не понравилось и появились ферменты.
                      К тому же, при наличии достаточного количества энергии вокруг форма жизни может поддерживать любую температуру внутри себя. Если предок был медленный и холоднокровный, то не обязательно что тоже самое сохранится и спустя тысячи поколений.

        • 0
          Я про то, что человечество находится на самом начале развития — даже электричество массово применяется каких-то лет сто. Учитывая возраст вселенной получаем неутешительный результат — вероятность встретить жизнь сопоставимого уровня развития — порядка 0,00000001.
          • 0
            Учитывая возраст вселенной получаем неутешительный результат — вероятность встретить жизнь сопоставимого уровня развития — порядка 0,00000001.

            Склонен не согласиться, учитывая размер всей(!) вселенной, а не только «видимой» её части.
            • 0
              Вы не поняли. Это условная вероятность — если вдруг встретили, то развитие будет подобным с такой вероятностью. А если кто из невидимой части заглянет, то тут и говорить не о чем.
        • 0
          «Так что вполне возможно, что космос это полная тоски и одиночества чернота, где нет ничего нужного нам и где мы сами никому не нужны.»

          Вот когда существа, выросшие в суровых условиях «Чёрных курильщиков», попрутся на сушу, тогда нам придётся в эту полную одиночества и тоски черноту ноги делать.

          https://cont.ws/@dmitri1967/366783
          • 0
            существа, выросшие в суровых условиях «Чёрных курильщиков»

            Офигеют от суровых условий суши.
            • 0
              А кто знает, стабильно ли то состояние дел на Земле, которое мы наблюдаем сейчас? Сверхновые, астероиды, приближающийся ледниковый период. Это просто мы расслабились, привыкли к периоду стабильности.
              «Структура глобальной катастрофы», Алексей Турчин

              http://www.proza.ru/2007/08/10-217

              • 0
                Суть в том, что нужна полоса стабильности, учитывая количество вещей которые нас могли убить, шансы, получить чистую полосу в нужное количество лет для образование разумной жизни не так и велики. Так что вероятнее всего будем находить бактерий, которые успевали появится или умудрялись выжить между катаклизмами.
                • 0
                  А если просчитать эту полосу жизни? Исходя из антропности в интерпретации Игоря Новикова, «Куда течёт река времени»
                  http://www.koob.pro/novikov_i/
        • 0
          Космос осваивается так медленно, потому что нам не повезло трижды.
          Во-первых, в системе нет ни одной планеты, пригодной к немедленной колонизации. Будь на Венере давление близко к атмосферному, а температура в пределах от минус 20 до плюс 40, её бы уже заселяли. Как минимум, колония бы была.
          Во-вторых, на соседних планетах нет ничего интересного. А могло бы быть. Если бы на том же Марсе обнаружили бы жизнь, особенно высокоразвитую жизнь, освоение космоса пошло бы семимильными шагами. Также можно представить себе вещества, которые малореально получить на Земле. Например, если бы на Луне или каком-нибудь астероиде обнаружились алмазы метрового диаметра, их совершенно точно начали бы добывать. Потому как на Земле вырастить кристалл подобных размеров невозможно.
          В-третьих, человек очень плохо приспособлен для космических перелётов. Если бы он к примеру был холоднокровным с изначально предусмотренной возможностью заморозки (как некоторые рептилии и земноводные), мы уже сегодня имели бы колонию на Марсе, т.к. не потребовалось бы тянуть запасов еды и кислорода, а в случае проблем с колонией или какой-то аварии можно было бы заморозиться и хоть 50 лет ждать, пока прилетит экспедиция для спасения.
  • 0
    Если мы не обнаружим зародившейся в нашей Солнечной системе жизни где угодно, кроме Земли, это будет более странно, чем если мы её найдём.

    Ну, если так играть с определениями, то даже обычный огонь можно записать в «жизнь».
    • 0
      Кстати да, почему бы огонь не записать в «жизнь»?
      Зарождается под влиянием внешних факторов, например, ударила молния.
      Потом горит и распространяется размножаясь, распространяя очаг возгорания. Ветер может разносить споры, в смысле искры по территории.
      Видоизменяется под влиянием факторов: например, пламя меняет цвет в зависимости от то, что начало гореть. И умирает от истощения ресурсов.
      • 0
        И люди тогда станут богами, потому что легко смогут дарить и отнимать жизнь.
        Может найдётся человек, который не захочет убивать созданную жизнь, тогда он должен будет всегда её поддерживать. Тогда ему придётся избавиться избавится от других богов, чтобы дать энергию для своего творения.
  • 0
    Надежда найти жизнь на Марсе сродни надежде найти ключи под фонарным столбом.
    • +1
      Чужие ключи.
      Притом что если искать где-то ещё — точно не найдём потому что не увидим даже если они там есть.
  • +1
    >Она даже могла развиться по принципам, отличным от дарвиновской эволюции.
    Неправильное утверждение. Как раз дарвиновская эволюция вообще не требует биологической среды:

    Эволюция будет происходить во множестве любых объектов, для которых выполняются аксиомы:
    — есть наследование (производные объекты похожи на исходные, носитель информации о сходстве не важен)
    — есть изменчивость (производные объекты _могут_ отличаться от исходных, неважно, по какой причине)
    — есть смерть, неважно по какой причине (например, метеорит упал и задавил, или сервер перезагрузили, или...).
    Но это — «просто» эволюция, то есть накопление необратимых изменений.

    Дарвиновская же эволюция aka естественный отбор — произойдёт с любым множеством объектов, для которых вероятность смерти зависит от параметров объекта. Каким именно образом зависит — неважно.
    • 0
      Вы правы, но ваши аксиомы избыточны и неточны. Смерть к эволюции имеет косвенное отношение. Акт творящий эволюцию — репликация. Эволюция может происходить и у бессмертных репликаторов, при условии что возможность репликации будет чем-то ограничиваться, например имеющими ресурсами (средой).
      • 0
        Всё в порядке с аксиомами. Эволюция, по определению — это появление необратимых изменений. Необратимое изменение — синоним смерти.

        Ограничивающие ресурсы — это синоним смерти, кореллирующей с параметрами объекта. То есть вы нечаянно перескочили в естественный отбор.
        • 0
          Это, простите, кто такое определение дал?
          • 0
            Берёте тексты биологов, выливаете воду…
            >рождается больше потомства, чем может выжить
            ==есть смерть.

            И так далее.
  • 0
    Всё это очень ненаучно. Процесс возникновения жизни вообще неизвестен, поэтому всё что описано в статье это пальцем в небо.
    • 0
      А как научно?

Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.