Екологія: біологія взаємодії. 2.16. (доповнення) Пошуки життя у Сонячній системі
Більшість сучасних зусиль щодо пошуку життя базується на уявленні, що позаземне життя буде схоже на земне. Існує навіть таке поняття — «водно-вуглецевий шовінізм» — уявлення, що інопланетне життя має мати ту ж основу, що й земне. А якщо хім...
Українська (найновіша версія) / російська версія (оновлення припинено)
2.15. (доповнення) Венера, Земля, Марс
D. Shabanov, M. Kravchenko. Ekology: biology of interaction
Розділ 2. Біосферологія
2.17. (доповнення) Антропний парадокс
2.16. (доповнення) Пошуки життя у Сонячній системі
Чи існує безліч інших світів, чи є лише один світ? Це одне з найвеличніших питань, що спонукає до вивчення Природи.
Альберт Великий. XIII ст.
Головний кандидат у пошуках позаземного життя, звичайно, Марс. У минулому він дуже нагадував Землю, і навіть зараз, ймовірно, зберігає умови, необхідні для існування найпростіших форм життя. Але пошуки життя у Сонячній системі не обмежуються цією планетою.
Увагу привертає Титан, найбільший супутник Сатурна (розмір цього супутника більший, ніж розмір Плутона і Меркурія). Як показали результати роботи американської станції «Кассіні» та спускаємого зонда «Гюйгенс», на поверхні Титана розташовані моря і тече річки. У його щільній атмосфері (тиск — 1,5 земного) розташовані хмари, з яких ідуть дощі. На жаль, Титан надто холодний, щоб вода знаходилася на ньому у вигляді рідини: річки на цьому небесному тілі утворені метаном і іншими речовинами, які в земних умовах є газами. Однак гірська порода, в якій пробивають свій шлях струмки і річки Титана, — це водяний лід! Для оптимістів, які мріють про життя на іншій, ніж водно-вуглецева, основі, Титан дає багату їжу для фантазії.
Дуже цікава з точки зору пошуку життя Європа, супутник Юпітера. Її поверхня покрита льодом, під яким, ймовірно, знаходиться океан рідиної води! Це небесне тіло трохи менше Місяця і знаходиться набагато далі від Сонця, але нагріванню її недр може сприяти вплив великий Юпітер, що знаходиться поруч. Також може бути вода і на Енцеладі, одному з супутників Сатурна. Проте, ймовірно, на цьому небесному тілі тепла для підтримання води в рідкому стані недостатньо.
Іо, ще один супутник Юпітера, представляє інтерес з точки зору його геології. Це небесне тіло, будучи лише трохи більшим за Місяць, має металеве ядро і силікатну оболонку. Більше того, на його поверхні зареєстровані сліди геологічних процесів, включаючи виверження вулканів! На жаль, запаси води на Іо не знайдено.
Нарешті, певний інтерес з точки зору пошуку життя представляє і сам Юпітер — газовий гігант, найбільше тіло в Сонячній системі, не рахуючи Сонця. Його атмосфера складається з водню і гелію з домішкою метану, води та аміаку. У його центрі, швидше за все, знаходиться відносно невелике тверде ядро, над яким розташована величезна товща атмосфери. Ймовірно, на одному з шарів юпітерської атмосфери знаходяться водно-льодяні хмари. Можливо, у них здатне існувати життя?
Більшість сучасних зусиль у пошуку життя базується на уявленні, що позаземне життя буде схоже на земне. Наприклад, з точки зору хімічної основи життя ми легко можемо уявити його існування на основі водних розчинів і органічних сполук і фактично не можемо на будь‑якій іншій основі. Існує навіть таке поняття — «водно‑вуглецевий шовінізм» — уявлення, що інопланетне життя повинно мати ту ж хімічну основу, що й земна. Чи можливі інші варіанти? Відповіді поки що немає.
А якщо хімічна основа життя відповідатиме земній, її розвиток підете так само, як на нашій планеті, чи інакше? У сучасної науки немає усталених уявлень про те, наскільки закономірно в ході еволюції життя мають з’являтися саме ті живі організми, які ми спостерігаємо на Землі. Якщо вірне припущення про те, що багато ключових етапів еволюції земного життя проходили кількома еволюційними гілками одночасно, воно свідчить про закономірний характер еволюції. Детально доводити це твердження тут ми не будемо, але зазначимо, що, дуже ймовірно, хребетні виходили на сушу кілька разів; кілька разів у ході еволюції виникали крила істоти, здатні до польоту — птахи; кілька разів могли виникати зародкові оболонки або квітка покритосемянних рослин… Спільність шляхів еволюції земних організмів є наслідком їх схожого «устройства» і однакових завдань пристосування, які їм доводиться вирішувати в ході своєї еволюції.
А як буде розвиватися життя на інших планетах, з умовами, які несумісні з земними? Про це можна лише висловлювати припущення. Тут можна розглянути можливий варіант інопланетного життя, придуманий Карлом Саганом (відомим вченим, що досліджував інопланетне життя в NASA, американському космічному агентстві).
«На гігантській планеті, подібній Юпітеру, з атмосферою, багатою воднем, гелієм, метаном, водяними парами та аміаком, тверда поверхня недосяжна, проте існують досить щільні хмарні шари, в які органічні молекули можуть падати з неба, ніби манна небесна, як це відбувалося з продуктами наших лабораторних експериментів. Є на такій планеті і характерна перешкода для життя: атмосфера турбулентна і в нижніх своїх шарах нагріта до дуже високих температур. Організми повинні остерігатися того, щоб їх не занесло вниз і не піджарило.
Щоб показати, що життя зовсім не виключено на таких абсолютно відмінних від Землі планетах, ми з колегою з Корнелла Е. E. Solpiterом провели деякі розрахунки. Звичайно, ми не можемо точно знати, на що буде схоже життя в подібному місці, однак нам хотілося розглянути, в межах відомих законів фізики та хімії, чи може світ такого типу в принципі бути обитаєм.
Один із способів зберегти життя в описаних умовах — породити потомство, перш ніж вигоріти, і сподіватися, що конвекція винесе частину твоїх нащадків у вищі та холодніші шари атмосфери. Такі організми можуть бути дуже маленькими. Ми назвали їх синкерами (від англ. sinker — вантаж). Однак можна також стати флоатером (від англ. float — плавати) — величезним водневим балоном, який відкачує назовні гелій та інші важчі гази, залишаючи всередині лише найлегший газ — водень; інший варіант — балон з гарячим повітрям, що зберігає плавучість за рахунок підтримання всередині високої температури, на що витрачається енергія, отримана з їжею. Як і у випадку з звичними нам земними повітряними кулями, чим глибше занурюється флоатер, тим більша підйомна сила, що повертає його у верхні, більш прохолодні та безпечні ділянки атмосфери. Флоатер може живитися органічними молекулами, що утворюються в атмосфері, або виробляти їх самостійно, використовуючи сонячне світло та повітря, подібно до того, як це роблять рослини на Землі. Слід зазначити, що чим більші будуть розміри флоатера, тим життєздатнішим він виявиться. Ми з Солпітером уявляли флоатерів діаметром у кілька кілометрів — розміром з ціле місто, значно більші за найвеличніших коли‑небудь існуючих китів.
Флоатери можуть переміщатися в атмосфері, випускаючи струмені повітря, подібно реактивному літаку або ракеті. Ми уявляли їх зібраними в величезні ліниві стада, які простягаються настільки, наскільки охоплює око, з характерним захисним забарвленням, що свідчить про те, що вони теж стикаються з проблемами. Бо в розглянутій середовищі існує принаймні ще одна екологічна ніша — полювання. Хантери (від англ. hunter — мисливець) — швидкі та підвижні істоти. Вони полюють на флоатерів не лише за їх органіку, а й за запасеним ними чистим воднем. Порожнисті синкери цілком могли еволюціонувати в перших флоатерів, а самохідні флоатери — у перших хантерів. Хантерів не може бути надто багато, бо в іншому випадку вони поглинуть усіх флоатерів і загинуть самі.
Фізика та хімія допускають існування таких форм життя. Мистецтво надає їм певного шарму. Природа, звичайно, не зобов’язана слідувати нашим уявленням. Але якщо в Галактиці існує мільярди обитаємих світів, то, можливо, серед них знайдуться кілька населених синкерами, флоатерами та хантерами, яких ми вигадали, залишаючись у межах законів фізики та хімії» (K. Sagan, 2005).
Додаткові матеріали:
Колонка: Інопланетяни поруч з нами!
2.15. (доповнення) Венера, Земля, Марс
D. Shabanov, M. Kravchenko. Ekology: biology of interaction
Розділ 2. Біосферологія
2.17. (доповнення) Антропний парадокс