Экология: биология взаимодействия. 2.16. (дополнение) Поиски жизни в Солнечной системе

2.15. (дополнение) Венера, Земля, Марс

Д. Шабанов, М. Кравченко. Экология: биология взаимодействия

Глава 2. Биосферология

2.17. (дополнение) Антропный парадокс

2.16. (дополнение) Поиски жизни в Солнечной системе

Существует ли множество других миров, или есть только один мир? Это один из самых великих вопросов, побуждающих к изучению Природы.
Альберт Великий. XIII в.

Главный кандидат в поиске внеземной жизни, конечно, Марс. В прошлом он очень напоминал Землю, и даже сейчас, вероятно, сохраняет условия, необходимые для существования простейших форм жизни. Но поиски жизни в Солнечной системе не ограничены этой планетой.

Приковывает к себе внимание Титан, самый крупный спутник Сатурна (размер этого спутника больше, чем размер Плутона и Меркурия). Как показали результаты работы американской станции «Кассини» и спускаемого зонда «Гюйгенс», на поверхности Титана расположены моря и текут реки. В его плотной атмосфере (давление — 1,5 земного) расположены облака, из которых идут дожди. Увы, Титан слишком холоден, чтобы вода находилась на нем в виде жидкости: реки на этом небесном теле образованы метаном и другими веществами, которые в земных условиях являются газами. Зато горная порода, в которой пробивают свой путь ручьи и реки Титана, — это водяной лед! Для оптимистов, которые мечтают о жизни на иной, чем водно-углеродная, основе, Титан дает богатую пищу для фантазии.

Очень интересна с точки зрения поиска жизни Европа, спутник Юпитера. Ее поверхность покрыта льдом, под которым, по всей видимости, находится океан жидкой воды! Это небесное тело немного меньше Луны и находится намного дальше от Солнца, но разогреву ее недр может способствовать воздействие находящегося рядом с ней гигантского Юпитера. Также может быть вода и на Энцеладе, одном из спутников Сатурна. Впрочем, вероятно, на этом небесном теле тепла для поддержания воды в жидком состоянии недостаточно.

Ио, еще один спутник Юпитера, представляет интерес с точки зрения своей геологии. Это небесное тело, будучи лишь ненамного крупнее Луны, имеет металлическое ядро и силикатную оболочку. Более того, на ее поверхности зарегистрированы следы геологических процессов, включая извержения вулканов! К сожалению, запасы воды на Ио не найдены.

Наконец, определенный интерес с точки зрения поиска жизни представляет и сам Юпитер — газовый гигант, самое большое тело в Солнечной системе, не считая Солнца. Его атмосфера состоит из водорода и гелия с примесью метана, воды и аммиака. В его центре, скорее всего, находится относительно небольшое твердое ядро, над которым располагается огромная толща атмосферы. Вероятно, на одном из слоев юпитерианской атмосферы находятся водно-ледяные облака. Может быть, в них способна существовать жизнь?

Большинство современных усилий по поиску жизни основывается на представлении, что внеземная жизнь будет похожа на земную. Например, с точки зрения химической основы жизни мы легко можем представить ее существование на основе водных растворов и органических соединений и фактически не можем на любой другой основе. Существует даже такое понятие — «водно-углеродный шовинизм» — представление, что инопланетная жизнь должна иметь ту же химическую основу, что и земная. Возможны ли иные варианты? Ответа пока нет.

А если химическая основа жизни будет соответствовать земной, ее развитие пойдет так же, как на нашей планете, или как-то иначе? У современной науки нет устоявшихся представлений о том, насколько закономерно в ходе эволюции жизни должны появляться именно такие живые организмы, которые мы наблюдаем на Земле. Если верно предположение о том, что многие ключевые этапы эволюции земной жизни проходились несколькими эволюционными ветвями одновременно, оно свидетельствует о закономерном характере эволюции. Подробно доказывать это утверждение здесь мы не будем, но укажем, что, весьма вероятно, позвоночные выходили на сушу несколько раз; несколько раз в ходе эволюции возникали оперенные существа, способные к полету, — птицы; несколько раз могли возникать зародышевые оболочки или цветок покрытосеменных растений… Общность путей эволюции земных организмов является следствием их сходного «устройства» и одинаковых задач приспособления, которые им приходится решать в ходе своей эволюции.

А как будет развиваться жизнь на иных планетах, с условиями, которые несравнимы с земными? Об этом можно только высказывать догадки. Здесь можно рассмотреть возможный вариант инопланетной жизни, придуманный Карлом Саганом (известным ученым, исследовавшим инопланетную жизнь в NASA, американском космическом агентстве).

«На гигантской планете, вроде Юпитера, с атмосферой, богатой водородом, гелием, метаном, водяными парами и аммиаком, твердая поверхность недосягаема, однако существуют довольно плотные облачные слои, в которые органические молекулы могут падать с неба, будто манна небесная, как это получалось с продуктами наших лабораторных экспериментов. Есть на такой планете и характерная помеха для жизни: атмосфера турбулентна и в нижних своих слоях разогрета до очень высоких температур. Организмы должны остерегаться того, чтобы их не унесло вниз и не поджарило.

Дабы показать, что жизнь вовсе не исключена на таких совершенно отличных от Земли планетах, мы с коллегой по Корнеллу Э.Э. Солпитером проделали некоторые вычисления. Конечно, мы не можем точно знать, на что будет похожа жизнь в подобном месте, однако нам хотелось рассмотреть, в рамках известных законов физики и химии, может ли мир такого типа в принципе быть обитаемым.

Один из способов сохранить жизнь в описанных условиях — произвести потомство, прежде чем изжариться, и надеяться, что конвекция вынесет некоторых твоих отпрысков в более высокие и холодные слои атмосферы. Такие организмы могут быть очень маленькими. Мы назвали их синкерами (от англ. sinker — грузило). Однако можно также стать и флоатером (от англ. float — плавать) — огромным водородным баллоном, который откачивает наружу гелий и другие более тяжелые газы, оставляя внутри себя только легчайший газ — водород; другой вариант — баллон с горячим воздухом, сохраняющий плавучесть за счет поддержания внутри себя высокой температуры, на что тратится энергия, получаемая с пищей. Как и в случае с привычными нам земными воздушными шарами, чем глубже погружается флоатер, тем больше становится подъемная сила, возвращающая его в верхние, более прохладные и безопасные области атмосферы. Флоатер может питаться образующимися в атмосфере органическими молекулами или вырабатывать их самостоятельно, используя солнечный свет и воздух, подобно тому как это делают растения на Земле. Надо заметить, что чем больше будут размеры флоатера, тем жизнеспособнее он окажется. Мы с Солпитером представляли себе флоатеров поперечником в несколько километров — величиной с целый город, намного крупнее самых больших из когда-либо существовавших китов.

Флоатеры могут передвигаться в атмосфере, испуская струи воздуха, на манер реактивного самолета или ракеты. Мы воображали их скученными в огромные ленивые стада, которые простираются, насколько хватает глаз, с характерной защитной окраской, свидетельствующей, что они тоже сталкиваются с проблемами. Потому что в рассматриваемой среде существует по меньшей мере еще одна экологическая ниша — охота. Хантеры (от англ. hunter — охотник) — существа быстрые и подвижные. Они охотятся на флоатеров не только ради их органики, но и ради запасаемого ими чистого водорода. Пустотелые синкеры вполне могли эволюционировать в первых флоатеров, а самодвижущиеся флоатеры — в первых хантеров. Хантеров не может быть слишком много, поскольку в противном случае они поглотили бы всех флоатеров и погибли бы сами.

Физика и химия допускают существование таких форм жизни. Искусство наделяет их неким очарованием. Природа, конечно, не обязана следовать нашим умозрениям. Но если в Галактике существуют миллиарды обитаемых миров, то, возможно, среди них найдется несколько населенных синкерами, флоатерами и хантерами, которых мы выдумали, оставаясь в рамках законов физики и химии» (К. Саган, 2005).

 

 

Дополнительные материалы:

Колонка: Инопланетяне рядом с нами!

 

 

2.15. (дополнение) Венера, Земля, Марс

Д. Шабанов, М. Кравченко. Экология: биология взаимодействия

Глава 2. Биосферология

2.17. (дополнение) Антропный парадокс