|
|
Планета ЗЕМЛЯ
Взгдяд на космос
Парадоксы молчания
"Вечное молчание этих бесконечных пространств ужасает меня", - раз
заглянув в ночное небо, записал французкий ученый и философ Блез Паскаль. Но он жил в Париже времени мушкетеров: тогда о
бесконечных пространствах Вселенной и знали, и задумывались еще очень мало. Хотя и Галилей, и Ньютон уже наблюдали звезды в
телескоп, последний мало еще чем отличался от сильной подзорной трубы. До сенсационного открытия марсианских 'каналов'
Джованни Скиапарелли в 1878 году оставалось чуть более 200 лет, однако ужас одиночества, испытанный Паскалем, оказался - все же
фундаментальнее эйфорических представлений 'цивилизованного человечества', уверившегося в начале ХХ века
|
Ученые агенства НАСА сообщили об открытии строгого косвенного доказательства микроскопической жизни, когда-то
существовавшей на Марсе. Группа исследователей химическим способом нашли доказательство существования древней жизни на
Марсе. Они интерпретировали трубчатые образования (которые видны на картинке) как окаменелые бактерии. |
в повсеместном заселении, Вселенной. Сейчас просто невозможно себе представить, насколько упрямой, оказалась эта
вера и какое разочарование принесли землянам первые полеты автоматических станций на Луну, Венеру и Марс, передав
на 3емлю первые, лишенные фантастических представлений, сведения о том, что никакой жизни на этих планетах не обнаружено, а
судя по окружающей обстановке, и не может быть обнаружено...
Своеобразной психологической компенсацией стал поиск более отдаленных внеземных
высокоразвитых цивилизаций. Конгрессы по внеземным цивилизациям следовали один за другим, отчаяние Паскаля было
сформулировано в виде принципиального научного парадокса, получившего название 'парадокс молчания Вселенной', который так и
остался неразрешенным - Вселенная монотонно испускала только 'белый шум'. Кончилось тем, что даже такие ярые сторонники
поиска внеземного разума, как астроном И.С. Шкловский, в конце концов потеряли веру в возможность обрести в 'бесконечных
пространствах' братьев по разуму. В общем, настала пора, когда бытовавшие еще недавно представления о Космосе как о некоей
фантастической лаборатории, готовой производить жизнь там и тотчас, как только для этого представятся хоть сколько-нибудь
подходящие условия, сменились совершенно противоположными, упадническими взглядами: жизнь в Космосе - не правило, а
исключение.
Однако к началу ХХI века все, что было связано с новыми открытиями в астрофизике и биологии,
опять изменилось. 3а последние 10 лет путем изучения отклонений орбит некоторых звезд было 'просчитано' существование более
150 планет вне нашей Солнечной системы. Конечно, изучение этих планет - дело весьма отдаленного будущего, но само их
обнаружение вселило надежду в сердца сторонников теории внеземной жизни, возродив наиболее радикальные проекты, связанные с
исследованием ближайших планет Солнечной системы. И прежде всего, конечно, проекта полета на Марс. Напомним, что в 1976-м
году, после визита 'Викингов', астробиологи были крайне разочарованы Марсом: 21 снимок поверхности Красной планеты,
сделанный посадочным аппаратом экспедиции, зафиксировал изображения совершенно безжизненной пустыни. Органики на поверхности
Марса оказалось даже меньше, чем на Луне. Однако Марс слишком сложен и загадочен, чтобы на основании первых же полученных
человечеством сведений можно было вынести окончательный вердикт о наличии или отсутствии жизни на нем.
Какая жизнь?
Наука о формах внешней ('экзо') по отношению к 3емле жизни называется экзобиология. Один из
ведущих специалистов в этой области, член-корреспондент РАН, директор Института микробиоогии РАН В.Ф. Гальченко, так
определил сферу интересов этой необычной дисциплины: как наука экзобиология может относиться и к палеонтологии, и к
биологии. А предмет ее исследования... виртуален. Ибо мы до сих пор не знаем ни одной формы жизни за пределами Земли. И
судить о том, какой могла бы быть эта жизнь, мы можем только по аналогии с ее земными формами. Ведь материя Вселенной -
одна и строится из 'кирпичиков' известной каждому школьнику системы элементов. Поэтому и жизнь вне 3емли будет, скорее
всего, подчиняться тем же законам, что и на 3емле, как бы парадоксально это ни звучало.
Выстроить химически - непротиворечивую модель какой-то иной жизни до сих пор не удалось,
хотя попытки такого рода предпринимались. Причем самые радикальные.
Известно, что основой земной жизни является углерод - в силу способности его атомов
составлять длинные цепочки, сцепляясь друг с другом и с другими соединениями и образовывать сложные и пластичные формы,
которые в конечном счете выходят за пределы чисто химического синтеза на новый уровень, постепенно наращивая и усложняя
обмен энергией между атомами, обмен веществ, налаживая процессы деления... Иначе говоря, приобретая все признаки живой
материи. Первая же попытка построить модель другой жизни заключалась как раз в том, чтобы углерод заменить, скажем, на
кремний, поскольку по ряду свойств эти элементы схожи друг с другом. Но чем заменить кислород? Фтором - опять же в силу
некоей гипотетической 'схожести'. А чем заменить водород, который из-за своих химических свойств оказывается идеальным
носителем энергии? Нечем. Однако свойства кремний-фторо-водородных соединений резко меняются. Они теряют пластичность и
образуют очень жесткие молекулярные решетки. И моделируемая нами жизнь начинает напоминать...кристаллы. Она теряет
жизненную гибкость и возвращается обратно в мир неорганической химии. Получается, что жизнь вышла из неживой
природы, а мы опять ее туда загоняем.
В свое время Джеймс Дьюи Уотсон, один из первооткрывателей ДНК, написал небольшую книгу, в
которой рассматривал жизнь с точки зрения атомных и молекулярных сил. И пришел к выводу, что свойства молекулы ДНК
(как носителя всей информации о живом организме) определяются атомными свойствами химических элементов, из которых она
состоит: углерода, кислорода, азота и фосфора. И замена любого из этих элементов на 'сходный', скорее всего, приведет к
полному нарушению всех функций молекулы и сделает невозможным
само продолжение жизни...
Поэтому и на далеких мирах посланцам Земли, если и придется иметь дело с жизнью, то именно с
той, органической жизнью, для существования которой, как и на 3емле, необходимы три условия: наличие соединений углерода,
жидкой воды и источников энергии для синтеза сложных биомолекул. Если наличествуют три этих условия, жизнь на планете
возникает удивительно быстро. Скажем, 3емля образовалась 4,5 миллиарда лет назад. А спустя миллиард лет, как полагают
экзобиологи, жизнь на ней уже присутствовала в виде безъядерных метанообразующих бактерий, заселивших первые моря, вода в
которых была насыщена органическими и минеральными соединениями, в то время как атмосфера, лишенная кислорода, состояла в
основном из разного рода небезвредных для современного человека газов. Еще через несколько миллионов лет в воде этих
морей появились синезеленые бактерии, которых биологи ХIХ столетия причислили к разряду водорослей: они освоили фотосинтез,
научившись напрямую использовать энергию солнца, чтобы разлагать воду на водород и кислород. Так в атмосфере
появились первые 'излишки' кислорода. Но кислород этот первоначально был 'захвачен' земными породами, главным образом
железом, которое, как и почвы Марса, стало бурно окисляться. Однако железа не хватило и в атмосфере образовался избыток
кислорода, который и дал возможность развиться другим, более сложным и совершенным формам жизни - эукариотам, то есть
ядерным формам клеток.
В устройстве мироздания бактериям принадлежит колоссальная роль. И хотя человечество по
праву гордится своей преобразующей деятельностью на 3емле по количеству и качеству работы, до бактерий ему еще далеко.
Начать с того, что люди до сих пор живут богатствами 'царства бактерий', добывая из недр остаточные продукты их
жизнедеятельности - нефть, газ, серу и так далее. А что стало бы делать человечество с тем немыслимым количеством ежегодно
умирающего живого, если бы не бактерии? Травы, деревья, палая листва, ржаная солома, навоз и вообще все, что только
возможно представить себе в этом поэтическом или скорбном списке, бактерии медленно, но неумолимо превращают в почву,
богатую питательными веществами, создавая тем самым условия для дальнейшего процветания жизни...
Есть ли жизнь на Марсе?
В классификации КОСПАР (Комитет по космическим исследованиям при Международном
совете научных союзов) Марс наряду с Европой (одним из спутников Юпитера) занимает совершенно особое место. Даже
непосредственный полет к Марсу, 'без прямого контакта', сразу повышает категорию сложности полета до 3 (из 5) и требует
разработки особых мер для предотвращения удара космического аппарата о поверхность планеты. Все эти предосторожности
продиктованы экологическими и медицинскими опасениями, сведенными в свод правил межпланетарного карантина и, конечно,
свидетельствуют о нашей убежденности в том, что жизнь на Марсе все-таки есть.
Но так ли это? Успела ли она возникнуть? А если успела, то в каких формах удается ей
сохраняться под ледяным панцирем? Как планетное тело Марс возник в одно время с 3емлей. Тогда на нем существовали все
условия для развития жизни: углерод, открытая вода, мощное вулканическое тепло. Его моря не менее интенсивно, чем древние
моря Земли, бомбардировались метеоритами с налипшей на них космической органикой, и это был вполне подходящий 'котел' для
разнообразных органохимических превращений. Так продолжалось миллиард лет. Конечно, за это время жизнь могла возникнуть и
даже получить некоторое эволюционное развитие. Но тут случилась катастрофа. Мы не знаем, какая именно. Но в результате ее
активность марсианских вулканов упала на порядок, кислород атмосферы был 'съеден' марсианскими породами, истонченная
атмосфера 'оголила' планету и подвергла воздействию солнечной радиации, а вода обратилась в лед, и только в глубинах Марса,
возле горячего еще ядра, она должна сохраняться в жидкой форме. Жизнь вместе с этой водой должна была буквально 'уйти под
землю'...
Ближайшим земным аналогом марсианской 'модели' являются постоянно покрытые льдом
антарктические озера. Во-первых, выяснилось, что летом даже сквозь 5-метровую толщу льда туда все же проникает от 1 до 4%
солнечного излучения. И этого достаточно, чтобы в озерах расплодились и прекрасно себя чувствовали синезеленые
фотосинтезирующие бактерии. Поскольку они насыщают воду кислородом, под бактериальными матами 'сидят' простейшие
метанообразующие, а рядом с ними - метаноокисляющие и главное - бактерии-гетеротрофы, которые 'поедают' останки синезеленых.
Такая замкнутая экосистема способна прекрасно существовать тысячи лет, не чувствуя себя ущербной в сравнении с
теми своими собратьями, которым повезло родиться в местах с более теплым климатом...
Аналогии с Марсом здесь очевидны. Конечно, толщина подповерхностного марсианского
льда, покрытого ветровыми наносами, не даст выжить под ним никаким фотосинтезирующим бактериям - для этого там просто нет
света. Но вот метанообразующие вполне могли бы выжить, правда, при одном условии - если образованный ими метан смог бы
найти выход на поверхность планеты, иначе бактерии просто задохнутся в продуктах своей жизнедеятельности.
На Марсе выходы на поверхность глубинного тепла уже зафиксированы автоматическими станциями. Большая часть их расположена
у подножия марсианских вулканов, в частности у 22-километрового Олимпуса. Вероятно, вместе с теплом в эти отдушины могут
выходить и метан, и вода, содержащая жизнь. И даже если, 'выплеснувшись' на поверхность планеты, эта жизнь очень скоро
|
|
Слева - метеорит "Аллан Хиллз" c вкраплениями напоми-нающие окаменевшие бактерии. Справа - окаменевшие бактериальные маты из земного озера возрастом 12 000 лет.
|
погибает, ее остатки все равно следует искать именно возле марсианских горячих источников, или фумарол. Так что, когда в
70-е годы американцы отправляли посадочный аппарат 'Викингов' на Марс, они в буквальном
смысле слова искали жизнь не ту и не там.
Теперь представим себе,
что мы оказались возле тепловой 'отдушины' не в тот день, час или год, когда из нее изливается
вода. Вокруг нас - камни, вероятно, просто 'облепленные' останками марсианской жизни. Но как отличить живое от неживого?
Вернее, как погибшую, мертвую уже бактерию отличить от минерального образования?
'Сенсационная' история 'марсианского' метеорита, названного по месту нахождения в Антарктиде
'Аллан Хиллз 84001', великолепно иллюстрирует эту проблему. Исследовавший метеорит Дэвид Маккей с коллегами приняли
априори, что сей 'небесный камень' имеет марсианское происхождение. Откуда такая уверенность? Кроме посадочного устройства
'Викингов' никто марсианский грунт в руках не держал, на 3емлю он не доставлялся, и сколь бы ни были оригинальны и
остроумны гипотезы, объясняющие, как камень с Марса прилетел на 3емлю, логичнее все же предположить, что прилетел он, как
и большинство метеоритов, из космоса, где рассеяно немыслимое количество вещества протопланет, взорвавшихся на заре
планетарной истории мира. Кроме того, сенсацией стало заявление о том, что на поверхности метеорита обнаружены
кристаллизовавшиеся останки марсианских бактерий. Но как отличить их от минеральных образований? Сторонники биологического
и приверженцы минерального происхождения этих структур могут спорить до хрипоты - решающих аргументов нет ни у тех, ни у
других. Проблему, как отличить мертвое живое от неживого изначально, науке еще только предстоит решить.
Несомненно, в ХХI веке человечество так или иначе коснется одной из величайших тайн - тайны жизни в других мирах. И, может
быть, отчасти даже разгадает ее. И вот тогда и, видимо, не раньше сможет во всем объеме оценить великую загадку жизни на
3емле и станет наконец любить свою планету.
Бактерии везде
Их сотни тысяч видов. При этом тысячи видов облюбовали себе для жизни экологические ниши, более
ни для какой жизни Не пригодные - именно их называют экстремофилами. В Средиземном море недавно обружены бактерии, живущие
в горячих источниках при температуре +113њС, и в то же время многие виды бактерий сохраняют жизнеспособность,
будучи заброшенными в верхние слои атмосферы, где температура ниже - 20њС. Бактерии живут в самых глубоких местах океана,
в снегу, во льду, в воде, наполняющей контуры ядерных реакторов, и в сухих пустынях Антарктики.
Микроорганизмы, живущие при низких температурах, зовутся психрофилами. Другие - термофилы, предпочитают места обитания
'погорячее', например упоминавшиеся уже горячие источники, компостные кучи или стога сена, которые они в содружестве с
термофильными грибами способны довести до самовоспламенения. Третьи - как, например, некоторые бактерии, обнаруженные в
пещерах, приспособились к жизни в полной темноте, да к тому же на таком скудном рационе, что им пришлось 'изобрести'
высокоспецифичные ферменты для расщепления и поедания неорганических питательных веществ, например известняка. В Австралии
бактерии обнаружены в керне, поднятом с глубины полтора километра. Галофилы издревле известны солеварам:
именно они окрашивают в красный цвет стенки солеварен, где под воздействием солнца соль выпаривается из морской воды.
Бактерии выживают не только в Мертвом море, но и в знаменитом незамерзающем озере Дон-Жуан в Антарктиде, воды которого
представляют собой насыщенный раствор хлорида кальция. В разряд экстремофилов попали анаэробные бактерии, развивающиеся
в бескислородной среде. Некоторые из них находят себе прибежище в очистных сооружениях, где весь кислород связывается
мощным слоем специфической органики. Так что если 'неземная жизнь' когда - нибудь обнаружится, то представлена она
будет, скорее всего, бактериями.
1 - Микроколонния неизвестных бактерий группы SLIME (подземные лито-автотрофные микробные экосистемы), найдены в 1995 году
на глубине 1000 м от поверхности в толще скалы. Клетки бактерий показаны красным, базальтовая скальная порода - зеленым. Лишенные света и кислорода, они могут быть метаногенами, питающимися содержащимся в камне водородом и раствором двуокиси углерода.
2 - Делящаяся клетка синезеленой водоросли. Microcystis aeruginosa (или Аnаcystis cyanea). Видны образующиеся
дочерние клетки. Синезеленые водоросли (цианобактерии) - это клетки, не имеющие окруженного мембраной ядра; вместо него,
как у бактерий, ядерный материал рассеян по всей клетке. Фотосинтезирующие ламеллии (нитевидные структуры) представляют
собой примитивные хлоропласты. Именно синезеленые водоросли, появившиеся на Земле 3,5 млрд. лет назад, насытили атмосферу
кислородом и создали условия для существования высших форм жизни.
3 - Теплолюбивые бактерии Staphylothermus marinus. Показан срез одной клеток (стенки клеток-зеленым цветом,
внутренность-розовым). Эти простейшие имеют энзим STABLE, позволяющий им выживать при температурах до 135њС. Staphylothermus
marinus находят в гидротермальных источниках на дне океана, они прекрасно себя чувствуют в серных вулканах и воде с
температурой до 98њС.
|
|
Слушая космос
Несмотря на все усилия, исследователям все еще не удалось обнаружить даже слабого писка искуственного сигнала. Но радиоастрономы не теряют надежды и разрабатывают новые проекты.
|
Радиотелескоп Аресибо
В 1960 году американские ученые направили свой радиотелескоп на тау Кита и эпсилон Эридана - самые близкие к нам, похожие
на Солнце, звезды, чтобы выяснить, не идут ли оттуда сигналы искусственного происхождения. Считается, что подходящей
частотой для передачи сигналов может быть частота вблизи 1420 МГц-частота излучения свободного атома водорода, одного из
самых распространенных элементов во Вселенной. Любая цивилизация, технически способная построить радиомаяк, должна
сознавать всю важность этой частоты. Так было положено начало сообществу, которое сейчас называется SETI (Поиск внеземных
цивилизаций). Прослушивание этих звезд велось в течение нескольких месяцев, но никаких сигналов принять не удалось
и программа была прекращена. А спустя 14 лет, используя телескоп 'Аресибо' (Пуэрто-Рико), ученые решили сами отправить
послание инопланетянам в направлении шарового звездного скопления М13 в созвездии Геркулеса. В этом созвездии около
миллиона звезд, подобных Солнцу, и вполне возможно, что на одной из них существует цивилизация, способная принять данное
послание. Отправленное 'письмо', содержащее графический символ телескопа 'Аресибо', человеческую фигуру и двойную цепочку
ДНК, доберется до адресата только через 24 тыс. лет. В пределах двух сотен световых лет от 3емли имеется почти 1 000 звезд,
подобных Солнцу. Именно они, как полагают большинство исследователей из SETI, наиболее вероятные кандидаты для планетных
систем, способных дать приют жизни, с которой мы могли бы установить связь. К несистематическим попыткам сообщить о себе
можно отнести и посылку в космос двух гравированных золотых пластин, помещенных на космические зонды 'Пионер-11'
и 'Пионер-12', которые уже покинули Солнечную систему. |
Serendip IV Один из таких проектов является Serendip IV (Search for Extraterrestrial Radio Emissions from Nearby Developed Intelligent Populations - Поиск внеземного радиоизлучения от соседних развитых цивилизаций). Благодаря частому финансированию в нем участвует несколько обсерваторий разных стран. Главным в проекте является гигантский
радиотелескоп Аресибо, приемник которого может вести поиск почти на 168 миллионах каналов, каждый шириной около 0,6 Гц.
|
Phoenix Проект Phoenix, полностью существующий сейчас на частные пожертвования, направлен на всесторонний поиск
внеземного интеллекта. Его цель - 1 000 звезд, подобных Солнцу, в пределах 200 световых лет от Земли, - наиболее вероятных
мест существования планет, имеющих жизнь на поверхности. Он ищет сигналы в диапазоне от 1 000 до 3 000 МГц, распределяя
частотный спектр на 2 млрд. каналов для каждой звезды.
|
SETI@home Самый известный из всех проектов SETI-SETI@home захватил сегодня воображение миллионов людей во всем мире.
Одна из проблем с SЕТI-исследованиями состоит в том, что для обнаружения сигнала компьютером должен быть проанализирован
гигантский объем данных радиотелескопа. Так вот, SETI@home предложил свое решение: данные, собранные SЕRЕNDIР-приемником
в 'Аресибо', разделяются на рабочие единицы, затем посылаются через Интернет на индивидуальные домашние ПК, где они
подвергаются автономной обработке, и только потом возвращаются в SETI@home. В настоящее время в проекте задействованы
1 млн. 400 тыс. участников из 244 стран, помогающих анализировать данные 'Аресибо'. Потратив суммарно 110 000 лет
вычислительного времени, все они вместе практически сформировали суперкомпьютер.
|
Оптический проект SETI был предложен Чарльзом Таунсом, лауреатом Нобелевской премии за работы в области лазеров, в
расчете на то, что другие цивилизации могут использовать лазеры в качестве космических маяков. Существует несколько
проектов, которые ищут космические вспышки лазерного света с помощью оптических телескопов. Гарвардский университет
использует 1,80-метровый телескоп, чтобы следить за 2 500 звездами, подобными Солнцу. Группа исследователей в Университете
Беркли, используя 75-сантиметровый телескоп обсерватории им. Лейшнера, также будет наблюдать 2 500 близлежащих звезд.
|
Одногектарный телескоп в Северной Калифорнии.Такое название он получил потому, что будет иметь размер стороны 100
метров. Этот изобретательный и дешевый проект объединит сигналы от 500 или больше антенн коммерческого спутникового
телевидения. Благодаря объединению сигналов от индивидуальных антенн и умелой их обработке 1 НТ будет способен наблюдать
100 звезд одновременно во множестве частот. В случае успеха к 1 НТ присоединится 'большой брат' с километровой стороной,
теоретически способный обнаруживать сигналы намного более слабые, чем современные.
|
|
|
Жизнь 
