Есть ли жизнь во вселенной, кроме Земли
Вопрос о наличии внеземной жизни во Вселенной волнует человеческий род с того самого момента, когда были открыты другие планеты. И хотя множество ученых по всему миру трудится над этим вопросом, он и по сегодняшний день остается неразрешенным.
Вероятность существования других разумных существ определяется масштабами космоса: чем больше Вселенная, тем выше шанс, что мы встретим жизнь где – то в ее удаленных уголках. Сегодня классическая модель Вселенной утверждает, что она бесконечна в пространстве, а значит, вероятность возникновения жизни на других планетах довольно высока.
Первым ученым, предположившим, что мы не одиноки во Вселенной был Джордано Бруно. Однако до сих пор нам не известны даже достоверные знания о планетах Солнечной системы, поэтому все выводы относительно инопланетной жизни могут быть только приравнены к рассуждениям.
Инопланетная жизнь — какой она может быть?
Для большинства людей инопланетная жизнь – это то, что мы видим в кино и читаем в фантастических книгах. Как правило, люди представляют инопланетян в виде зеленых человечков, гуманоидов с огромными глазами или и вовсе в качестве механических монстров, которые обязательно перемещаются на летающей тарелке или сверхтехнологичном космическом корабле. Однако творчество режиссеров и писателей уходит далеко за рамки научных представлений и открытий. Давайте же разберемся, какие факторы благоприятствуют наличию жизни.
Известно, что наша Вселенная весьма разнообразна и многогранна, если при этом учесть сложность эволюции человеческого вида, то можно предположить, что вероятность появления схожих форм жизни на других планетах ничтожно мала. Если где – то во Вселенной и существуют другие разумные существа, они скорей всего пошли по другой ветви развития, отличной от нашей эволюции.
Итак, что же такое «живое» существо? Возьмем за основу привычные признаки жизни, к которым относятся размножение и питание. Таким образом, к живым существам можно отнести вирусы, инфекционные белки и кристаллы. В данном случае можно говорить о пограничном значении вирусов, которые находятся между границей живого и неживого. Сами по себе вирусы не способны размножатся, не обладают привычным обменом веществ и нуждаются в клетке – хозяине для продолжения существования. Однако вирусы имеют гены, то есть свои ДНК и РНК и могут эволюционировать путем естественного отбора, это сближает их с людьми. Паразитируя в клетке, вирусы проявляют большую часть признаков жизни. Таким образом, можно провести грань между живыми и неживыми организмами.
Из этого следует, что основным признаком жизни является репликация ДНК – синтез дочерней молекулы. На основе этого фактора мы уже можем отдалиться от избитого образа зеленых человечков. Если вирусы обладают собственной ДНК, значит, абсолютно любая с виду субстанция может быть живым существом. То есть, человек может повстречаться с инопланетной жизнью, но не сразу определить, что это и есть она.
Ключевые факторы для существования жизни
Давайте постараемся и вовсе отстраниться от представления земной жизни, и рассмотрим понятие жизни как таковое, ведь мы говорим об условиях бескрайнего космоса и жизни на других планетах.
Физические факторы, поспособствовавшие возникновению жизни на Земле:
- температура на поверхности Земли колеблется от -50°C до +50°C;
- наличие большого количества воды (без воды невозможно существования жизни, но вода может быть представлены и в твердом состоянии);
- тяжелые элементы в структуре земного шара (металлы);
- наличие атмосферы и достаточного количества кислорода в ней (ученые на данный момент не представляют, чтобы существовали организмы, способные прожить без вспомогательных элементов атмосферы под влиянием космической радиации);
- гравитация (влияет на рост живых организмов, от гравитации зависит крепость скелета и мышц);
- защитный озоновый слой.
Наличие жизни на планетах Солнечной системы
Пока что научному сообщество удалось подобраться и изучить более детально только планеты нашей Солнечной системы, среди них лишь 3 имеют удовлетворительные условия для возникновения жизни: Земля, Марс и Венера. Так есть ли инопланетная жизнь здесь? Может быть, инопланетяне с Марса давно уже не выдумка?
Сначала поговорим о планете с красивым именем Венера. Исследовательские станции, отправленные на Венеру, установили, что температура ее поверхности непригодна для жизни, так как достигает +400°C. Атмосфера Венеры содержит большое количество углекислого газа и водяных паров, что отрицает возможность формирования жизни. По остальным физическим показателям Венера крайне схожа с Землей, так что не исключено, что жизнь здесь существует в иной биохимической форме.
Если же говорить о Марсе, то его температура наоборот достаточно холодная для формирования жизни – в районе экватора она составляет -50°C. Атмосфера Марса значительно разрежена: ее состав крайне схож с земным, но давление в 10 раз меньше. Ученые предполагают, что это связано с небольшой массой планеты, Марс просто не в состоянии удержать свою атмосферу. Было также установлено, что на Марсе слишком маленькое соотношение кислорода и углекислого газа для комфортного проживания.
Если же говорить о Юпитере и Сатурне, эти планеты имеют достаточную массу для удержания атмосферы, но низкую удельную плотность. То есть данные планеты не имеют твердой почвы, а полностью состоят из газов и осколков космического мусора. Даже если жизнь на этих планетах и способна существовать, то только в очень отличном от земной жизни виде.
Подводя итог, можно сказать, что подходящими условиями для проживания и размножения живых организмов в нашей Солнечной системе обладает исключительно Земля. Хотя в последнее время ведутся активные изучения спутников Сатурна и Юпитера. Особенный интерес научное сообщество проявляет к крупной планете под названием Энцелад, которая полностью покрыта водой. Правда температура поверхности Энцелада составляет -200°C, и вода здесь содержится исключительно в виде льда. Некоторые ученые выдвигают теорию, что под ледяной коркой может быть скрыт океан с пригодными для жизни условиями.
Существуют ли жизнь на других планетах или нет, все это еще предстоит нам узнать. Скорей всего эти тайные бытия будут открыты не нам и даже не нашим детям, а лишь нашим правнукам, когда космические технологии выйдут на новый уровень и позволят человеку спокойно перемещаться по вселенной.
Источник
Инопланетяне. Какие формы жизни могут возникнуть во Вселенной?
Существуют ли другие формы жизни во Вселенной? Научный поиск внеземных форм жизни был подкреплен двумя недавними открытиями. Во-первых, открытие форм жизни в экзотических средах на Земле указывает на то, что жизнь очень гибкая и может адаптироваться к самой странной и самой враждебной среде. Во-вторых, астрономы обнаружили планеты, вращающиеся вокруг звезд, кроме нашего Солнца — с 2001 года было обнаружено более 50 внесолнечных планет. Существуют ли какие-либо инопланетные формы жизни на любой из этих планет?
Если существуют иные формы жизни, какой она может быть? Будут ли это простые формы жизни, такие как бактерии, вирусы или водоросли, или более продвинутые, многоклеточные существа, возможно, даже разумные? Пришельцы будут животными, растениями или с характеристиками обоих? Будут ли у них руки и ноги, и ходят ли они в вертикальном положении, как мы? Какие органы получения информации об окружающем мире у них есть? Будут ли они дышать кислородом или каким-то другим газом?
Фантазии об инопланетянах, как правило, область авторов научной фантастики, читателей фантастики, сценаристов и режиссеров. В этой статье мы рассмотрим астробиологию, научный подход к внеземной жизни. Мы применим то, что мы знаем о жизни на Земле, и поразмышляем о том, какими могут быть чуждые формы жизни.
Углеродные двуногие
Большинство из нас представляет инопланетную жизнь так, как это изображается в фильмах, где инопланетяне обычно изображаются человекоподобными, потому что используют актеров для того, чтобы играть роли непосредственно в макияже или быть моделями для компьютерной анимации. Кроме того, зрители относятся к человекоподобным инопланетянам лучше, чем к более экзотическим монстроподобным существам. Однако план человеческого тела — двусторонняя симметрия с одной головой, двумя ногами и двумя руками — возникает из-за того, что ранние амфибии и рептилии колонизировали сушу Земли, и маловероятно, что такая форма будет развиваться в чужом мире. Итак, давайте забудем про фильмы на данный момент и внимательно посмотрим на настоящую науку — астробиологию.
Астробиология — это научное исследование жизни во Вселенной. Астробиологи стремятся понять (среди прочего), как жизнь возникла и эволюционировала на Земле, что определяет порядок организации жизни и что делает планету пригодной для жизни. Астробиология объединяет дисциплины биологии, химии, физики, геологии и астрономии. Часто астробиологи должны использовать информацию, полученную о жизни на Земле, в качестве руководства для изучения жизни в других местах. Давайте рассмотрим некоторые вещи, которые мы узнали из жизни на Земле.
Что такое жизнь?
Хотя трудно сформулировать четкое определение «жизни», большинство биологов соглашаются с тем, что между живыми существами есть много общих черт. Если объект соответствует этим характеристикам, он считается живым:
1. Организованные — Живые организмы сделаны из атомов и молекул, которые организованы в клетки. Клетки в организме могут быть либо однородными, либо специализированными для различных функций. Клетки могут быть дополнительно организованы в ткани, органы и системы. Живые существа на Земле весьма разнообразны по своей организации и сложности.
2. Гомеостатические — Живые существа выполняют функции, которые удерживают их в постоянном, относительно неизменном состоянии, называемом гомеостазом. Например, ваше тело имеет системы, которые поддерживают постоянную температуру тела — вы дрожите, если вам холодно, выделяется пот, если вам жарко.
3. Воспроизводство – Живые организмы делают копии самих себя, точные копии (клоны) бесполым размножением или подобные копии путем полового размножения.
4. Рост/развитие. Живые существа растут и развиваются из более мелких и/или более простых форм. Например, человек начинает жизнь как оплодотворенное яйцо, превращаясь в эмбрион, плод, а потом в ребенка. Затем ребенок превращается в малыша, подростка и взрослого.
5. Принимает энергию из окружающей среды. Пребывание в относительно постоянном организованном состоянии нарушает второй закон термодинамики, который утверждает, что степень беспорядка (энтропия) всех объектов возрастает. Чтобы живой организм поддерживал организацию, он должен принимать, обрабатывать и расходовать энергию. То, как люди и другие животные делают это, — это еда и извлечение энергии из нее.
6. Отвечает на стимулы. Живые существа реагируют на изменения в их среде. Например, если стимул причиняет вам боль, вы отвечаете, удаляясь от этого объекта. Если вы поместите растение возле хорошо освещенного окна, ветви или побеги растут к свету (фототропизм). Для защиты некоторые животные меняют цвет, чтобы вписаться в их окружение (камуфляж).
7. Приспосабливается к окружающей среде. Характеристики живого существа, как правило, подходят для окружающей среды. Например, плавники дельфина плоские и приспособлены для плавания. Крыло летучей мыши имеет ту же основную структуру, что и кости в плавнике дельфина, но имеет тонкую мембрану, которая позволяет выполнять полет.
Теперь, когда у нас есть определение того, что такое жизнь, нам нужно посмотреть, как она изменяется на огромных пространствах времени. Основные правила, регулирующие, возникают ли виды, живут, остаются неизменными или вымирают, — это эволюция естественным отбором, предложенная Чарльзом Дарвином. Теория эволюции Дарвина имеет следующие моменты:
— Подобные организмы воспроизводят подобные организмы — собака воспроизводит собаку, одуванчик воспроизводит одуванчики, а рыба воспроизводит рыбу;
— Часто число потомков производится таким образом, что число выживших меньше числа воспроизводимых;
— В любой популяции индивидуумы варьируются в зависимости от любого данного признака, такого как высота, цвет кожи, цвет меха или форма клювов, и эти вариации могут передаваться следующему поколению;
— Некоторые варианты благоприятны, поскольку они делают организмы наиболее подходящие для их окружения, а некоторые нет. Те организмы с благоприятными вариациями выживут и передадут эти черты своим потомкам; существа с неблагоприятными вариациями умрут и не передадут свои признаки — это естественный отбор.
— Учитывая достаточное время, естественный отбор будет накапливать эти благоприятные черты. Виды будут развиваться.
Хотя теория эволюции Дарвина была предложена для объяснения изменений в земных видах, ее принципы достаточно общие, чтобы их можно было применять и во всей Вселенной.
Жизнь в экстремальных условиях
Около 30 лет назад считалось, что вся жизнь на Земле зависит от энергии Солнца. Кроме того, считалось, что вы, вероятно, не найдете жизни, где температура будет очень горячей, как в гейзерах или горячих источниках, или чрезвычайно холодной, как в антарктической пустыне.
Эти идеи изменились, когда океанографы исследовали гидротермальные вентиляционные отверстия на дне океана, где из коры извергается чрезвычайно горячая, богатая минералами вода. Гидротермальные вентиляционные отверстия расположены в нескольких километрах от поверхности, на дне океана, где окружающая вода находится вблизи точки замерзания, она абсолютно темная и давление высокое. В организованных общинах вокруг оснований этих отверстий, называемых черными курильщиками, ученые обнаружили моллюсков, крабов и экзотических гигантских бункерных червей длиной 2 метра. Температура воды, выходящей из этих вентиляционных отверстий, составляет от 110 до 350 градусов Цельсия.
Как эти животные могут выжить так далеко от солнечного света, в этих экстремальных условиях? В воде ученые обнаружили виды бактерий, которые делят сероводород из воды, чтобы получить энергию для получения органических соединений (хемосинтез). У бункерных червей есть бактерии в их тканях, которые помогают им извлекать энергию из воды. Моллюски питаются бактериями, а крабы питаются бункерными червями.
Открытие сообществ гидротермальных дымоходов показало, что жизнь может развиваться в местах без света от солнца и в других мирах, не имеющих достаточного света от родительской звезды. В связи с открытием гидротермальных отверстий, возможно, существует жизнь на Европе, ледяной луне Юпитера, которая, по мнению ученых, имеет водный океан под его ледяной коркой.
Жизнь также была обнаружена и в других экстремальных средах. Ученые обнаружили микроколонии лишайников, которые называются криптоэндолитами, в образцах горной породы антарктической пустыни, где температура часто снижается до 70 градусов ниже нуля и мало или вообще нет жидкой воды. Напротив, термофильные (теплолюбивые) бактерии были обнаружены в горячих источниках, где температура превышает температуру кипения воды. Если жизнь может развиваться в экстремальных условиях на Земле, вполне вероятно, что жизнь может существовать в экстремальных средах других миров, таких как Марс.
Некоторые основные правила для чужой жизни
Используя то, что мы узнали о жизни на Земле, что мы можем сказать о чужой жизни? Хотя она, вероятно, будет значительно отличаться от жизни на Земле, чужая жизнь, вероятно, будет придерживаться определенных универсальных указаний, как это делает широко распространенная жизнь на Земле. Эти руководящие принципы или основные правила включают следующее:
1. Чужой жизнью управляли бы законы физики и химии. Чужой образ жизни был бы основан на каком-то типе химии (устранении научно-фантастической концепции существ с чистой энергией).
2. Растворитель. На Земле растворителем для всех наших биохимических продуктов является жидкая вода. Другие химические вещества также могут быть растворителями, такие как аммиак, метан, сероводород или фтористый водород.
3. Температура. Для жизни чужеземца могут потребоваться температуры, при которых его растворитель может оставаться жидким.
4. Давление. Чужой жизни может потребоваться давление окружающей среды и определенная температура, что позволяет растворителям существовать в трех состояниях вещества (твердом, жидком, газообразном).
5. Источник энергии. Живые существа требуют, чтобы энергия оставалась организованной. Эта энергия может исходить от звезды или от химической или геотермальной энергии (как в гидротермальных вентиляционных отверстиях и горячих источниках). В любом чужом мире должен быть источник энергии для поддержания жизни.
6. Сложные молекулы. Живые существа на Земле организованы и сделаны из сложных углеродных молекул, которые выполняют биохимические функции. Углерод — это универсальный атом, который может образовывать связи с четырьмя другими атомами во многих формах для создания молекул. Кремний также может образовывать до четырех связей с другими атомами и был предложен в качестве основы для молекул чужой жизни (также были предложены гибридные молекулы кремний-углерод). Вполне вероятно, что у чужих форм жизни будет какая-то сложная молекула для выполнения аналогичных функций.
7. Информационная молекула. В земных организмах дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) представляет собой сложную молекулу, которая несет генетическую информацию и направляет образование других молекул, чтобы жизнь могла воспроизводиться и функционировать. Поскольку характеристика жизни заключается в том, что она воспроизводится, представляется вероятным, что у чужих форм жизни также будет какая-то информационная молекула.
Чужеродные существа, которые больше, чем микробы, будут иметь некоторый эквивалент клеток. По мере увеличения организма его внутренний объем (кубическая функция) растет быстрее, чем его площадь поверхности (квадратная функция). Это ограничивает размер организма, потому что вещества извне организма должны проходить и по всему организму путем диффузии, которая зависит от больших площадей поверхности, коротких расстояний и различий в концентрациях. По мере того как организм растет, расстояние до его центра увеличивается, а диффузия становится медленнее. Чтобы поддерживать работоспособные расстояния диффузии, организм должен иметь много маленьких клеток вместо одной большой клетки. Таким образом, инопланетянин будет многоклеточным, если он больше микроба.
Чужая жизнь эволюционировала и адаптировалась к ее окружению по теории эволюции, как объяснялось ранее.
Источник