Что необходимо для существования жизни на земле


Астрономы и астробиологи часто пытаются понять, могут ли условия на найденных ими экзопланетах способствовать поддержанию жизни. В их распоряжении в качестве примера есть только наша Земля. И поэтому их работа в значительной мере представляет собой поиск похожих на Землю экзопланет. Особенно их интересуют те из них, которые могут иметь жидкую воду на поверхности.

Обитаемая зона

Это область вокруг звезды, находящаяся в которой планета, вращающаяся вокруг нее,  может иметь на поверхности жидкую воду.

Ключевую роль в параметрах обитаемой зоны играет расстояние от планеты до ее звезды. Но и различные другие критерии тоже должны быть приняты во внимание. Звезда системы должна оставаться стабильной достаточно долгое время. Планета должна обладать достаточно плотной атмосферой, чтобы удерживать воду. Звездная система, в которой находится планета, должна иметь какой-то источник воды. Ведь до сих пор остается загадкой, откуда родом океаны Земли. На таком расстоянии от Солнца ее не должно быть в таком количестве. Наконец, планета должна обладать магнитосферой, которая будет защищать планету от солнечной радиации. Которая может поставить под угрозу устойчивость атмосферы и воды на планете.

Галактическая Обитаемая Зона


Место звездной системы ее в галактике также очень важно. Звезда должна находиться достаточно близко к центру галактики. Потому что находящиеся в этой области звезды, как правило, содержат много тяжелых элементов. Но при этом не слишком близко. Потому что там слишком много опасной радиации и мощных гравитационных сил.

Почему именно вода?

Вы можете спросить – почему инопланетная жизнь так сильно зависят от наличия воды? Чтобы понять это, обратимся к биохимии.

Все сложные многоклеточные организмы имеют сложный обмен веществ. Эти реакции позволяют использовать энергию и избавляться от отходов. Это справедливо для любых форм жизни на Земле. Поэтому представляется разумным предположить, что это правило также применимо и к инопланетным формам жизни. Все биохимические реакции происходят в жидком «растворителе». И здесь, на Земле, этим растворителем является вода.

Ну хорошо, скажете вы. Воды на нашей планете много. Но почему ее должно быть много на какой-то другой планете? Для этого нам необходимо учесть законы вероятности. Химическое соединение, которое будет работать в качестве растворителя, вероятно будет образовано из самых распространенных элементов во Вселенной. Наиболее распространенным в космосе элементами являются водород, гелий, кислород, неон, азот, углерод, кремний, магний, железо, сера и так далее. По уменьшению количества.

Два элемента, необходимые для производства воды – это водород и кислород. И их в космосе очень много. И поэтому можно предположить, что любая форма жизни, скорее всего, будет использовать воду для своей биохимии. Поэтому ученые и делают акцент на поисках жидкой воды на экзопланетах.


И все же. Есть ли альтернатива воде?

Означает ли это, что «растворителем для жизни» может быть только вода? Вернемся к списку элементов. Следующим возможным растворителем является аммиак (NH3). За ним следует сероводород (H2S). Учеными было высказано предположение, что метан (CH4) тоже вполне мог бы стать основой альтернативной биохимии.

В принципе, в других местах Галактики вполне могут существовать формы жизни, которые имеют биохимию, основанную на этих растворителях. Но, с точки зрения универсальности, вода несомненно превосходит их. Она остается наиболее вероятным растворителем и для инопланетной жизни.

А как насчет атмосферы?

Какая атмосфера необходима для инопланетной жизни? Будут ли инопланетяне дышать кислородом, как и мы?

Удивительно, но ответ – «да»! Биохимия жизни на Земле подтверждает, что кислород является лучшим элементом для создания огромного количества энергии при обмене веществ. Эта энергия очень важна для развития жизненных форм, которые со временем становятся все сложнее и сложнее, развивают технологии и строят цивилизации.

Наблюдения показали, что некоторые формы жизни, которые не используют кислород, не могут производить достаточного количества энергии для развития сложности. Поэтому вполне вероятно, что инопланетная форма жизни будет дышать таким же воздухом, что и люди.

Альтернативные условия для инопланетной жизни


Упомянутые выше альтернативные растворители – аммиак, сероводород и метан, теоретически могут обеспечить условия для поддержания инопланетной жизни. Однако обязательно потребуют других условий на планете. Например, там должно быть намного холоднее. Или может возникнуть необходимость в более высоком атмосферном давлении.

Примитивная инопланетная жизнь вполне может существовать в таких условиях. Но вопрос о том, будет ли у нее потенциал для развития интеллекта и технологий? Ведь энергетика биохимии будет совсем иная.

Этот вопрос еще слабо изучен.

Источник: alivespace.ru

Для эволюции живых организмов от простейших форм (вирусы, бактерии) к разумным существам необходимы огромные интервалы времени, так как «движущей силой» такой эволюции являются мутации и естественный отбор — процессы, носящие случайный, статистический характер. Именно через большое количество случайных процессов реализуется закономерное развитие от низших форм жизни к высшим.
примере нашей планеты Земли мы знаем, что этот интервал времени, по-видимому, превосходит 3,5 миллиарда лет. Поэтому только на планетах, обращающихся вокруг достаточно старых звезд, мы можем ожидать присутствия высокоорганизованных живых существ. Отсюда сразу же следует естественный вывод, что высокоорганизованная (в частности, разумная) жизнь может быть только на планетах, обращающихся вокруг звезд, спектральный класс которых более «поздний», чем F0 (см. табл. 2). С другой стороны, довольно ненадёжные аргументы, основанные на анализе особенностей вращения звезд вокруг своих осей и статистике кратных звездных систем, говорят о том, что только у звезд более «поздних» классов, чем F5, можно ожидать планетных систем. Здесь мы еще раз должны подчеркнуть, что при современном состоянии астрономии можно говорить только об аргументах в пользу гипотезы множественности планетных систем. Строгим доказательством этого важнейшего утверждения астрономия пока не располагает (см. гл. 10).

С этой весьма существенной оговоркой мы будем в дальнейшем считать, что некоторое, пока еще не известное нам количество звезд главной последовательности, спектральные классы которых более «поздние», чем F5, имеют планетные системы.

С другой стороны, имеются основания полагать, что у звезд «первого поколения» (субкарликов) планет типа Земли быть не может, так как среда, из которой они образовались, была весьма бедна тяжелыми элементами. На это обстоятельство обратил внимание Э. А. Дибай.


Для возникновения и развития жизни на планете необходимо, чтобы выполнялся ряд условий весьма общего характера. Совершенно очевидно, что далеко не на всякой планете может возникнуть жизнь. Хорошим примером является Луна, практически лишенная атмосферы и полностью лишенная водной оболочки — гидросферы. Конечно, при таких условиях говорить о какой бы то ни было жизни на Луне не приходится.

Жизнедеятельность любого организма есть прежде всего совокупность различных согласованных между собой сложных химических процессов. Жизнь может возникнуть только тогда, когда на планете уже имеются достаточно сложные молекулярные соединения. Само образование таких соединений, химические реакции между ними, в конечном итоге давшие начало живому веществу, и жизнедеятельность образовавшихся на планете организмов требуют, в частности, подходящих температурных условий. Слишком высокие и слишком низкие температуры исключают возможность возникновения и развития жизни. В равной степени губительны для возникновения и развития жизни очень резкие колебания температуры.

Мы можем представить себе вокруг каждой звезды, имеющей планетную систему, область или зону, где температурные условия на планетах не исключают возникновения и развития жизни. Ясно, что в достаточной близости от звезды температуры планет будут слишком высокими для возникновения жизни.

Хорошей иллюстрацией сказанному является Меркурий, температура обращенной к Солнцу части которого выше температуры плавления свинца. На достаточно большом удалении от звезды температура планет будет слишком низкой. Нелегко себе представить, например, жизнь на Уране и Нептуне, температура поверхностей которых –200 °C. Нельзя, однако, недооценивать огромную приспособляемость («адаптацию») живых организмов к неблагоприятным условиям внешней среды.


Следует еще заметить, что для жизнедеятельности организмов значительно «опаснее» очень высокие температуры, чем низкие, так как простейшие виды вирусов и бактерий могут, как известно, находиться в состоянии анабиоза при температуре, близкой к абсолютному нулю.

Температура планеты определяется прежде всего количеством излучения от звезды, падающим на единицу площади ее поверхности за единицу времени. По этой причине размеры «зон обитаемости» для разных звезд различны. Они тем больше, чем выше светимость звезды, т. е, чем более «ранним» является ее спектральный класс.

У красных карликов спектрального класса М, а также поздних подклассов К внешний радиус «зоны обитаемости» становится очень маленьким, меньше, например, радиуса орбиты «нашего» Меркурия. Поэтому вероятность того, что хотя бы одна из планет, обращающихся вокруг таких карликов красных звезд, находится в пределах «зоны обитаемости», как можно думать, невелика. Следует, однако, заметить, что планетные системы, окружающие звезды, могут по своим характеристикам значительно отличаться от единственной планетной системы, которую мы пока знаем, — нашей Солнечной системы. В частности, не исключено, что вокруг красных карликовых звезд планеты могут обращаться по сравнительно небольшим орбитам.


Если сделать весьма «оптимистическое» предположение, что планеты, на которых возможна жизнь, имеются у всех звезд главной последовательности, спектральные классы которых более «поздние», чем F5, и более «ранние», чем К5, то окажется, что лишь 1–2 % всех звезд в Галактике могут быть «обитаемы».

Учитывая, что число всех звезд в нашей звездной системе около 150 млрд, мы приходим к довольно «утешительному» выводу: по крайней мере у миллиарда звезд нашей Галактики могут быть планетные системы, на которых в принципе возможна жизнь.

Нужно, впрочем, считаться с еще одним обстоятельством. Как известно, около половины всех звезд входит в состав кратных систем. Представим себе планету в системе двойной звезды. Вообще говоря, ее орбита будет довольно сложной незамкнутой кривой. Вычисление характеристик такой орбиты представляет достаточно трудную математическую задачу. Это так называемая «ограниченная» задача трех тел. По сравнению с общей задачей о движении трех тел, взаимно притягивающихся по закону Ньютона, «ограниченная» задача проще, так как масса планеты ничтожна по сравнению со звездами и не оказывает влияния на движение звезд.


Двигаясь по своей сложной орбите, планета временами может приближаться к одной из звезд на небольшие расстояния, а временами удаляться от звезд очень далеко. В соответствии с этим температура поверхности планеты будет меняться в недопустимых для возникновения и развития жизни пределах. Поэтому вначале считали, что около кратных звезд не могут быть обитаемые планеты. Но свыше 30 лет назад Су Шухуанг пересмотрел этот вопрос и показал, что в отдельных случаях может быть такое движение планет по периодическим орбитам, при котором температура их поверхностей меняется в допустимых для развития жизни пределах. Для этого нужно, чтобы относительные орбиты звезд были близки к круговым. На рис. 50 приведены сечения плоскостью некоторых «критических поверхностей» в ограниченной задаче трех тел. Периодические орбиты планет, допускающие развитие жизни, лежат либо внутри поверхности, проходящей через L1; либо снаружи поверхности, проходящей через L2. Если массы обеих звезд одинаковы, то внутри поверхности, проходящей через L1; орбиты, подходящие для развития жизни, будут существовать при условии, что расстояние между звездами а >2l1/2 (а выражено в астрономических единицах), где l — светимость каждой из звезд (в единицах светимости Солнца). Когда а станет больше 13l1/2, каждую из компонент двойной системы можно рассматривать для интересующей нас задачи как одиночную звезду.


Заметим, что у многих двойных систем расстояние между компонентами превосходит это «критическое» значение. Следовательно, в принципе вокруг достаточно удаленных друг от друга компонент двойной системы, движущихся по почти круговой орбите, возможно наличие обитаемых планет. В случае, когда компоненты двойной системы достаточно близки друг к другу, подходящие периодические орбиты могут быть вне поверхности, проходящей через L2 (рис. 50). Как показывают вычисления Су Шухуанга, при равных массах компонент двойной системы орбиты, подходящие для возникновения и развития жизни, могут быть при условии, что а < 0,4l1/2. Таким образом, в области значений 2l1/2 > а > 0,4l1/2 исключается возможность существования обитаемых планет.

Аналогичные результаты можно получить путем вычисления и для более общего случая, когда массы компонент двойной системы не равны. Таким образом, мы должны сделать вывод, что и в кратных звездных системах, в принципе могут быть планеты, температурные условия на которых не исключают возможности возникновения и развития жизни. Следует, однако, отметить, что вероятность существования таких планет около одиночных звезд значительно выше. Впрочем, возможно, что образование кратных звезд и планет суть процессы, взаимно исключающие друг друга.


Для оценки количества звезд в Галактике, вокруг которых, как можно полагать, обращаются обитаемые планеты, учет кратных звезд не имеет, конечно, серьезного значения, так как мы едва можем грубо оценить только порядок этой величины. При таких расчетах коэффициент 1,5–2 не играет роли. Другое дело, когда речь идет о вероятности существования обитаемых планет в какой-нибудь совершенно определенной кратной системе, по тем или иным причинам представляющей для нас интерес. Например, одна из ближайших звезд — а Центавра — кратная система. Естественно, что вопрос о возможном наличии в этой системе обитаемых планет представляет для нас особый интерес. а Центавра является тройной системой. Относительная орбита двух наиболее массивных компонент этой системы — эллипс с большой полуосью, равной 23,4 астрономической единицы, и с довольно значительным эксцентриситетом: 0,52. Таким образом, расстояние между двумя главными компонентами достаточно велико, чтобы вокруг каждой из них могли существовать подходящие планетные периодические орбиты (см. выше). Однако большая величина эксцентриситета звездных орбит требует для этого случая специального рассмотрения (напомним, что приведенные результаты вычислений Су Шухуанга относятся к случаю круговых орбит компонент двойной системы). Нужно, впрочем, заметить, что система а Центавра, по-видимому, сравнительно молодая. Входящие в нее звезды, возможно, еще не «сели» на главную последовательность. Поэтому маловероятно, что там могут быть планеты даже с примитивными формами жизни.

На рис. 51 приведена фотография пространственной модели ближайших окрестностей Солнечной системы. В соответствующем масштабе изображена сфера радиусом в 5 пк (16,3 светового года), причем Солнце находится в ее центре.

Каждый темный шарик этой сферы представляет собой звезду. Относительное пространственное расположение звезд соответствует действительному. Сфера выполнена из плексигласа и имеет диаметр около 130 см, так что в этом масштабе один световой год равен 4 см. Размеры шариков, сделанных из дерева, приблизительно соответствуют светимостям соответствующих звезд. Всего внутри этой сферы находятся 53 звезды (считая звезды, входящие в состав кратных систем). Справа внизу от Солнца находится самая яркая звезда на небе — Сириус. Рядом с ним виден его крохотный спутник — белый карлик. Справа вверху от Солнца видна другая яркая звезда — Процион. У нее спутник — также белый карлик. Яркая звезда слева от центра — Альтаир. Все эти звезды имеют спектральные классы, более ранние, чем F5.

Поэтому, согласно нашей основной гипотезе, вокруг них нельзя ожидать обитаемых планетных систем. Большинство звезд внутри этой сферы — красные карлики низкой светимости. Не считая нашего Солнца, только три звезды из 53 удовлетворяют сформулированным условиям (т. е. они имеют спектральные классы между F5 и К5 и являются одиночными). Это звезды e Эридана, t Кита и e Индейца.

Проведенный сейчас анализ модели, изображенной на рис. 51, наглядно демонстрирует, что только несколько процентов звезд могут иметь (но, конечно, отнюдь не обязательно должны иметь) обитаемые планеты. Следует, однако, еще раз подчеркнуть, что в настоящее время мы не можем исключить красные карликовые звезды (которые составляют подавляющее большинство всех звезд) из числа возможных очагов жизни во Вселенной (см. выше)[35].

Как уже подчеркивалось, для развития жизни на какой-нибудь планете необходимо, чтобы температура последней находилась в определенных допустимых пределах. Этим требованием определяются размеры и само наличие «зон обитаемости». Кроме того, необходимо, чтобы излучение звезды на протяжении многих сот миллионов и даже миллиардов лет оставалось приблизительно постоянным. Например, обширный класс переменных звезд, светимости которых сильно меняются со временем (часто периодически), должен быть исключен из рассмотрения.

Однако подавляющее большинство звезд главной последовательности излучает с удивительным постоянством. Например, согласно геологическим данным, светимость нашего Солнца за последние несколько миллиардов лет оставалась постоянной с точностью до нескольких десятков процентов. По-видимому, такое постоянство светимости есть общее свойство большинства звезд главной последовательности. Таким образом, важное условие постоянства светимости звезды — центра планетной системы — почти во всех случаях удовлетворяется, во всяком случае, если речь идет о звездах с массой, близкой к солнечной.

Мы довольно подробно рассмотрели температурные условия, при которых возможно возникновение и развитие жизни на той или иной планете, но эти условия, конечно, не единственные. Очень важное значение для рассматриваемой нами проблемы имеют масса образовавшейся каким-либо способом планеты и химический состав ее атмосферы. По-видимому, эти две первоначальные характеристики планеты не являются независимыми. Рассмотрим сперва случай, когда масса образовавшейся планеты невелика. Молекулы и атомы в верхних слоях атмосферы, где ее плотность низка, двигаются с различными скоростями. Часть из них имеет скорость, превышающую «вторую космическую скорость» (астрономы называют эту скорость «параболической»), и будет беспрепятственно уходить за пределы планеты.

Этот процесс, до некоторой степени напоминающий испарение, называется «диссипацией». Очевидно, эффективная диссипация может происходить там, где плотность атмосферы настолько низка, что «ускользающие» атомы уже не испытывают столкновений с другими атомами. Если бы такие столкновения имели место, то они могли бы изменить величину и направление скорости ускользающих атомов, что препятствовало бы диссипации.

Диссипация планетных атмосфер происходит непрерывно, так как всегда найдется некоторое количество молекул (атомов), которые при данной температуре атмосферы имеют скорости, направленные «вверх» и превосходящие параболическую.

Однако для разных газов доля диссипирующих частиц будет различной. Больше всего она для легких газов — водорода и гелия. Само собой разумеется, что количество диссипирующих частиц зависит, и притом очень чувствительно, от температуры атмосферы на тех высотах, — где происходит диссипация.

Математическая теория диссипации планетных атмосфер впервые была развита в начале этого века английским астрономом Джинсом (автором известной космологической гипотезы, см. гл. 9). В дальнейшем она была усовершенствована трудами ряда ученых, в частности, американским астрофизиком Лайманом Спитцером и автором этой книги. Количество атомов, ускользающих из атмосферы за 1 с, дается следующей формулой:

где R0 — радиус планеты, G = 6.1·108 — известная постоянная в законе всемирного тяготения, Т — температура атмосферы на уровне, где диссипация становится существенной, m — масса атома, М — масса планеты, е = 2,718… — основание натуральных логарифмов, k — постоянная Больцмана, nc — плотность на уровне убегания.

Из этой формулы следует, что весь водород, находящийся в настоящее время в земной атмосфере, должен «ускользнуть» в межпланетное пространство за очень малое время — порядка нескольких лет[36]. Если бы не постоянное поступление водорода в атмосферу, главным образом из-за испарения мирового океана, водорода в атмосфере нашей планеты не было бы совсем.

Из формулы видно, что скорость диссипации сильно зависит от массы планеты. Это и понятно. Ведь при малой массе параболическая скорость будет невелика, поэтому значительная часть атомов и молекул будет иметь скорость, превышающую параболическую. Например, у Луны, масса которой в 81 раз меньше земной, а радиус близок к 1700 км, параболическая скорость составляет всего лишь 2,4 км/с. Поэтому даже сравнительно тяжелые газы Луна на протяжении своей «космической» истории удержать не могла. Это объясняет отсутствие атмосферы на нашем спутнике. Меркурий также лишен сколько-нибудь плотной атмосферы.

<> Впрочем, недавно при наблюдениях спектра Меркурия с высоким разрежением обнаружили, что он имеет чрезвычайно разреженную атмосферу, состоящую главным образом из атомов натрия. <>

Таким образом, чтобы на планете могла возникнуть и развиваться жизнь, ее масса не должна быть слишком маленькой. С другой стороны, слишком большая масса планеты также является неблагоприятным фактором. Планеты, массы которых достаточно велики (например, близки к массам планет-гигантов Юпитера и Сатурна), полностью удерживают свою первоначальную атмосферу. Эта «первобытная» атмосфера должна быть очень богата водородом, так как первоначальная среда, из которой образовались планеты, имела примерно тот же химический состав, что и звезды, которые в основном состоят из водорода и гелия. Если планега сохранила «первоначальный» состав среды, из которой она образовалась, ее водородно-гелиевая атмосфера должна быть очень плотной. Исключительно плотной водородно-гелиевой атмосферой обладают планеты-гиганты Юпитер и Сатурн.

Мы уже подчеркивали в гл. 8, что если бы массы планет были в 5–10 раз больше, чем у Юпитера, они уже принципиально не отличались бы от карликовых звезд.

Ряд авторов (например, академик В. Г. Фесенков) считали, что при большом обилии водорода образовавшиеся на его основе химические соединения: аммиак, метан и другие — исключают возможность образования живой субстанции, так как это довольно ядовитые газы. Впрочем, такое утверждение не является бесспорным, и в настоящее время возможность существования примитивных форм жизни на больших планетах Солнечной системы, в принципе нельзя полностью исключать (см. гл. 17). Так или иначе, для того чтобы на планетах могла возникнуть и развиваться жизнь, их массы должны быть ограничены как сверху, так и снизу. По-видимому, нижняя граница возможной массы такой планеты близка к нескольким сотым массы Земли, а верхняя в десятки раз превосходит земную. Как видим, пределы возможных масс планет, пригодных для жизни, достаточно широки.

Те вопросы, которые мы сейчас затронули, тесно переплетаются с основными проблемами планетной космогонии и прежде всего с пониманием самого раннего периода Земли и планет. Мы уже подчеркивали в гл. 10, что пока состояние планетной космогонии таково, что еще не существует определенных ответов на все возникающие важные вопросы. Можно высказать только несколько замечаний самого общего характера. Нельзя считать, что первоначальный сгусток материи, удерживаемый силой взаимного тяготения составляющих его атомов и молекул, из которого впоследствии образовалась Земля, имел химический состав такой же, как Солнце и звезды, т. е. был так же богат водородом и гелием. Можно показать, что никакая диссипация не в состоянии «отсортировать» из такого сгустка водород и гелий. Коль скоро это так, мы должны сделать вывод, что Земля, так же как и другие «внутренние» планеты, образовалась из вещества, бедного водородом и гелием. Таким веществом могли быть пылинки и молекулярные агрегаты, образовавшиеся в первоначальной туманности. Вместе с тем на сравнительно больших расстояниях от Солнца условия были благоприятны для образования довольно массивных водородно-гелиевых конденсаций, которые впоследствии превратились в большие планеты. Для этой схемы трудностью является объяснение химического состава Урана и Нептуна, которые сравнительно бедны водородом и гелием. Об этом мы уже говорили в гл. 10.

Во всяком случае, по-видимому, не случайна сравнительная близость к Солнцу планет земной группы и значительная удаленность от него больших планет. Отсюда мы можем сделать важный вывод: то обстоятельство, что планеты, атмосферы которых в принципе пригодны для возникновения и развития жизни, находятся в сравнительной близости от Солнца, т. е. в «зоне обитаемости», является закономерным следствием процесса, приводящего к формированию планетных систем.

Это, конечно, повышает вероятность того, что на некоторых планетах данной планетной системы может возникнуть и развиваться жизнь. Итак, разные условия (положение планеты в «зоне обитаемости», подходящая масса ее и «благоприятный» химический состав атмосферы) могут выполняться одновременно, т. е. не являются независимыми.

В этой главе мы рассмотрели некоторые условия, необходимые для возникновения и развития жизни на планетах. Они носят самый общий характер и являются, если можно так выразиться, «астрономическими». Разумеется, чтобы на какой-нибудь планете возникла жизнь, необходимо выполнение ряда других условий. Так, например, очень важно, чтобы на поверхности планеты образовалась жидкая оболочка — гидросфера. Имеются все основания полагать, что первоначальные формы жизни скорее всего могли возникнуть в воде. Но для образования на планете достаточно мощной гидросферы нужно, чтобы существенная часть водорода, находящегося в том первоначальном материале, из которого образовалась планета, не успела диссипировать, а соединилась с кислородом. Это, конечно, накладывает дополнительное, и притом довольно жесткое, условие на массу планеты, ее радиус и расстояние от планеты до звезды. На другом важном условии (уровень жесткой радиации) мы немного остановимся в гл. 13.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Источник: public.wikireading.ru

Эволюция материи на Земле

Совершенно очевидно, что возникновению такого замечательного свойства материи, преобразившего нашу планету, предшествовал очень длительный период эволюции этой материи на Земле.

Если мы хотим понять, как произошла наша жизнь, мы должны проследить историю развития материи.

Академик А. И. ОпаринУсловия для возникновения жизни на Земле Эволюция материи на Земле.

Развитие материи от неживого вещества к живому

Как известно, современная жизнь может развиваться и существовать в довольно узких температурных границах. Известны полярные водоросли красный снег, способные расти даже при минус 30 градусах, и водоросли горячих источников, существующие при плюс 70—90 градусах. Эти температуры и нужно рассматривать как возможные температурные пределы условий, в которых могла зародиться жизнь. По мере остывания земной коры на нашей планете постепенно возникали и усложнялись различные химические соединения. Синтетическая химия помогает выяснить условия, необходимые для возникновения жизни на Земле. Достижения химии полностью подтверждают предполагаемый ход развития материи от неживого вещества к живому. Например, знаменитый русский химик А. М. Бутлеров в 1861 году, соединив формалин (ядовитое вещество, в состав которого входят углерод, водород, кислород) с водным раствором извести, получил сахаристое вещество. Позднее были искусственно получены и жиры. А академику А. Н. Баху впервые удалось синтезировать вещества, близкие к простейшим белкам.

Гипотезы о происхождении жизни на Земле

В ХIХ столетии существовало несколько гипотез о происхождении жизни на Земле. Некоторые из них имели видимость научности и опирались якобы на достижения физики и химии.

  • Широко были распространены гипотезы, по которым жизнь на Земле развилась из ничтожно малых зародышей, перенесенных на Землю из мирового пространства. Переносчиками жизни якобы являлись метеориты, то-есть падающие на Землю небесные тела.
  • Позднее, когда известный русский физик Лебедев доказал существование давления света, возникла гипотеза о возможности перенесения зародышей жизни с планеты на планету лучами света.

Но эти гипотезы на самом деле ничего не объясняли, так как оставался нерешенным главный вопрос: как же возникла жизнь где-то там, откуда она якобы была перенесена на нашу Землю? В ХIХ веке была выдвинута гипотеза происхождении жизни на основе понимания общих законов развития природы.

  • Жизнь не была занесена к нам откуда-то из мирового пространства, а возникла здесь, на Земле, как новая ступень в развитии материи. Материя в условиях остывавшей планеты давала все более и более сложные химические соединения. В результате длительного развития материи возникала высшая ее форма — белковое вещество с новым свойством самообновления. Таким образом, объяснить, как произошла жизнь, это значит объяснить, как возник белок.

Источник: LibTime.ru

Какими должны быть природные условия для жизни на других планетах?

На нашей планете все составляющие климата, минеральных запасов и прочих природных условий создали такую картину, что идеально подходит для нормального существования живых организмов. Но вот исследования космоса, планет и других космических тел дали идею, что есть некие схожие объекты. Давайте же взглянем на необходимые условия.

Одним их первых и самых важных условий существования человека остается гравитация

  • А чтобы гравитация на другой планете была максимально схожа с гравитацией Земли, ей необходим такой же радиус и масса.
    • Есть даже некий претендент, например, Венера. Планета имеет практически такой же размер, поэтому и сила тяжести далеко не ушла.
    • А точнее, она меньше лишь на 0,93 м/с². Но вот температура на «земном близнеце» (да, ее так иногда называют) свыше 400 °С. Поэтому мы просто бы сгорели там.
    • Есть еще одна планета, что не так сильно ушла от нашей силы тяжести – это Нептун. Отличаются лишь только на 1,28 м/ с². Но зато мощнейшие ураганы, что совсем не затихают, просто не давали бы нам выжить. А сила их больше 2000 м/с.
  • Поэтому схожее небесное тело должно иметь такой же состав микроэлементов, как у нашей планеты. Помимо этого, также крайне важны условия на этой планете для того, чтобы человеческий организм смог не то чтобы нормально функционировать, а вообще выжить.
  • Благодаря ряду современных исследований, ученые утверждают, что на сегодняшний день не существует планеты, которая на 90% была похожа на Землю. Не стоит забывать, что диапазон гравитации должен удерживать атмосферу и при этом не уничтожить все живые организмы давлением.
    • Например, на Сатурне сила тяжести также недалеко убежала, но для его больших размеров это слишком мало. Поэтому все предметы были бы тяжелыми. Конечно, на Юпитере мы бы просто тонули до самого ядра.
  • От мощности силы притяжения напрямую зависит, как будет развиваться костный скелет и мышечные волокна у человека. Достаточно вспомнить один из немногих примеров из животного мира.
    • Синий кит, который считается самым большим млекопитающим, попадая на сушу, сразу же умирает. Случается это не из-за того, что киты, оказавшись на поверхности земли, задыхаются, а потому что гравитация не дает их легким расшириться.
  • Исходя из этого, можно сделать вывод, что человек, попав в зону повышенной гравитации, обладал бы сильными костями и более развитыми мышцами. Однако ему необходим был бы существенно меньший рост для того, чтобы понижать собственную массу тела.
Очень важная для жизни гравитация
Очень важная для жизни гравитация

Вторым важным условием жизни человека на другой планете является атмосфера

  • Атмосфера существует лишь на немногих планетах, потому этот фактор существенно сузит выбор планеты для нормальной жизнедеятельности человека. Атмосфера располагает к наличию живых существ на небесном теле.
  • Атмосфера нее только насыщает наши легкие кислородом, но и защищает от вредного радиоактивного излучения. Но ни одна планета из всей солнечной системы не имеет в своем составе столько кислорода.
    • Например, на той же Венере слишком много углекислого газа. А при такой высокой температуре живой организм сразу же начинал бы разлагаться.
    • А вот на Марсе атмосфера слишком слабая и разряженная. Да и не забываем, что на нем одна из самых меньших сил тяжести, поэтому он просто не в состоянии удержать более сильную атмосферу. Поэтому мы бы были длинными и худыми.
  • Газовые гиганты, как Юпитер и Сатурн, имеют хорошую атмосферу. По крайней мере, наиболее близкое ее состояние к земным показателям, но у них же нет твердой поверхности. Да и рассчитанная сила тяжести на поверхности облаков просто не давала бы нам возможности перемещаться.
Но не менее важная и атмосфера, чтобы дышать
Но не менее важная и атмосфера, чтобы дышать

Дополнительные критерии для жизни на планетах:

  • таким необходимым озоновым шаром обладает всего 3 планеты из всей Солнечной системы. И то, он не дотягивает до нужных показателей. Но есть на опасной и жгучей Венере некий процент озона, что смог бы нас защищать. Также Марс своей атмосферой и озоновым шаром близко подошел к Земле;
  • температура должна быть в разумных пределах – от -50 °C до таких же значений только с плюсовым показателем. К сожалению, на первых двух телах можно сгореть, а дальше — просто замерзнуть;
  • вода или хотя бы лед – это первый сигнал возможной жизни. Но об этом немного позже;
  • ну и еще необходимы тяжелые элементы на планете для нормального существования и передвижения. На Юпитере и Сатурне мы уже убедились, что перемещение, а значит и жизнь, на них невозможно.
Вода и должное солнечное тепло - это дополнительные условия для нормальной жизнедеятельности
Вода и должное солнечное тепло — это дополнительные условия для нормальной жизнедеятельности

Есть ли жизнь на других планетах: исследование планет-гигантов, Луны и Марса

Из списка всех необходимых критериев можно прийти к выводу, что ни одно космическое тело не подходит для существования жизни. Но ведь можно же найти хотя бы подходящее тело для построения космической базы. Давайте же копнем немного глубже в этом направлении.

  • Ученые в течение многих лет задавались вопросом: где же находится планета, которая могла бы стать своеобразным хранилищем для информации. Ответ удивил всех – Луна. Самое ближайшее небесное тело, которое находится на расстоянии трех космических часов.
    • На Луне отсутствует атмосфера, что значительно может ограничить возможности и привычную жизнедеятельность человека. Но на спутнике Земли возможно и реально обустроить базу, которая сохранила бы в себе все знания, что были добыты и сохранены человечеством для того, чтобы в будущем передать это потомкам.
    • Что касается непосредственного расселения людей, то дела обстоят довольно непросто. Исходя из научных исследований, жить можно лишь под поверхностью Луны, что довольно дорого и проблематично.
  • Для жизни более пригодными являются Марс и спутники планет-гигантов. Ученые давно рассматривают эти небесные тела, как альтернативу Земле. На сегодняшний день, самым исследуемым является Марс.
    • Последние десять лет на поверхности этой планеты на постоянной основе находятся посадочные станции и марсоходы для наиболее лучшего изучения поверхности планеты.
    • В отличие от Луны, на Марсе есть своя атмосфера, которую благодаря новейшим технологиям можно улучшить и сделать пригодной для жизни человечества.
    • Основным преимуществом Марса перед Луной является наличие воды — самого важного ресурса, который необходим для жизни. Правда, минусовая температура превратила ее в лед, но это хоть малейший проблеск на надежду.
    • Совсем недавно ученые обнаружили марсианские пещеры, которые по своим функциям идеально подходят для существования. Однако еще не обнаружили вход в них, но это поправимо. Исследователи не теряют надежды запустить в марсианские пещеры специальных роботов для того, чтобы как следует все изучить. Этот план является приоритетным на ближайшие десять лет.
Луна и марс имеют наиболее благоприятные условия ждя жизни
Луна и Марс имеют наиболее благоприятные условия ждя жизни
  • Помимо этого астрологи рассматривают спутник Европа, что вращается вокруг Юпитера, и Энцелад, который входит в состав спутников Сатурна, тщательно изучая их поверхность и физические характеристики. На поверхности этих небесных тел гигантские океаны, под ледяной коркой которых находится обычная соленая вода.
    • Считается, что океан – это место, где когда-то зародилась жизнь. Ученые полагают, что в будущем человек легко смог бы приспособиться к жизни в океане или же на его поверхности.
    • Мимо этих спутников часто пролетают космические аппараты, однако ни один не рискует приземлиться на их поверхность. Исследователи утверждают, что в ближайшие годы спутники Юпитера и Сатурна будут изучены.
    • Найти жизнь под глыбами льда – очень важная задача для современной биологии. Исходя из результатов изучения спутников, станет понятно, пригодны ли они для человеческой жизни и стоит ли в дальнейшем рассматривать их, как площадку для расселения добровольцев.
    • Также существует теория, из-за которой ученые считают спутники привлекательными для жизни. Суть заключается в том, что мощность излучения Солнца с каждым годом возрастает. А через тысячелетия поверхность Земли высохнет и перестанет быть благоприятной для жизнедеятельности человеческой расы. В то время, как спутники Сатурна и Юпитера благодаря силе излучения Солнца, наоборот, станут более теплыми, чем в наши дни.
    • Напомним, что на Европе температура иногда доходит до отметки -220 °C, но не поднимается выше -150 °C. А вот Энцеланд имеет более лояльные, но нестабильные показатели – от -45 °C до +90 °C.
Также учеными полюбовались спутники юпитера и сатурна
Также учеными полюбовались спутники Юпитера и Сатурна

Есть ли жизнь на других планетах за пределами Солнечной системы?

Существуют десятки тысяч планет, которые по своим функциональным способностям крайне схожи с Землей. К сожалению, до того момента, пока ученые не изобретут способ путешествовать между звездами, не представляется возможности как следует изучить поверхности экзопланет.

  • На сегодняшний день, такие планеты удается обнаружить только с помощью современных телескопов. Экзопланет, которые подобны с Землей, небольшое количество, но мы пока не можем однозначно быть уверенными, что там существует жизнь.
  • Такие планеты можно колонизировать для развития нашей цивилизации. Осталось только придумать способ, как к ним добраться. Расстояние между ними огромное и нашим ракетным установкам никогда не преодолеть его.
  • На подобное исследование может уйти сотня лет. В любом случае, когда-то ученые найдут способ перемещаться между звездами. И тогда астронавты смогут обнаружить сотни тысяч экзопланет, на которых будет возможна жизнь.
Ученые полагают найти жизнь за пределами солнечной системы
Ученые полагают найти жизнь за пределами Солнечной системы

Глизе 581g имеет наиболее благоприятные условия для жизни

  • Совсем недавно за пределами Солнечной Системы учеными была найдена неповторимая планета Глизе 581, которая подобно нашей, имеет период вращение вокруг Красного Карлика в 37 суток.
  • Исследователи утверждают, что планета имеет свою атмосферу, которая более чем приемлема для жизнедеятельности человека и его нормального функционирования. Ведь температура на этом теле как раз входит в нужный диапазон – от -30 °C и до +70 °C.
  • В наши дни эта экзопланета находится на первом месте в списке потенциально заселяемых планет. Хотя температурные показатели немного сложны и нестабильны, ведь минус бывает ночью, а днем идет скачек в плюсовую сторону. Зато это еще допустимые значения, если брать в сравнение планеты нашей Солнечной системы.
  • Кстати, для астрономов понятие «потенциально заселяемая планета» — это небесное тело, на котором человек может осуществлять свою жизнедеятельность и нормально функционировать. Это не означает то, что на ней будут обитать только люди. Но важным фактором выживания на любом небесном теле и для любых живых организмов является наличие водных ресурсов и атмосферы. А это есть на Глизе 581.
Учены теоретически предполагают, что глизе 581 очень близка за условиями с землей
Учены теоретически предполагают, что Глизе 581 очень близка за условиями с Землей
  • Ученые утверждают, что более 10% красных карликовых звезд, имеют планеты, которые по своим характеристикам максимально схожи с Землей. Ближайшая от Земли экзопланета, которая пригодна для жизни, находится в тринадцати световых годах от нас.
  • Красные карлики живут намного дольше, чем звезды типа Солнце. Потому бытует мнение, что Красные карлики намного старше и более развиты Земли. Для изучения этих планет потребуются мощные, современные телескопы, благодаря которым можно будет понять, есть ли у этих планет атмосфера и насколько они теплые.

Как видно, тяжело найти стабильную для человеческой жизнедеятельности планету, которая будет максимально похожа на Землю. Ученые считают, что человек сможет обитать на Марсе или Луне исключительно в закрытых колониях. Исходя из этого, единственным вариантом и надеждой остаются экзопланеты, на исследование которых уйдут десятки лет. А все известные данные о них – это лишь теоретические предположения, что не дают никаких гарантий.

Источник: heaclub.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.