Гипотеза обитаемых миров16.11.2005 1:29 | Astronet
Интервью с ведущим исследователем по проблемам внеземной жизни в НАСА Дэвидом Гринспуном (David Grinspoon).
Спутник Сатурна Титан окутан толстым оранжевым туманом, в котором могут жить органические частицы. Эти частицы не задерживаются в атмосфере, а выпадают на поверхность в течение тысячелетий из-за проливающихся дождей. Предполагается, что это насыщенное химическое варево, может быть источником возникновения жизни, в некотором отношении аналогично тому, что происходило на Земле на заре ее существования.
Дирк Шульц-Маку (Dirk Schulze-Makuch ) и Дэвид Гринспун недавно опубликовали статью в журнале "Астробиология", посвященную исследованию возможности существования организмов на Титане в наше время.
Представитель журнала Астробиологии Лесли Муллен (Leslie Mullen) беседует с Дэвидом Гринспуном о жизни на Титане, о том, какую еду обитатели Титана могли бы приготовить, и каким образом они могли бы дать знать о себе.
Журнал Астробиологии (ЖА): Недавно Вы опубликовали статью о том, что на Титане возможно существование жизни. Выдвигая эту гипотезу, Вы основывались на известных данных об этом спутнике Сатурна.
Дэвид Гринспун (ДГ): В этой статье были рассмотрены условия, необходимые для зарождения жизни, а также какого типа планеты мы должны искать, чтобы найти внеземную жизнь. И после этого, мы задаемся вопросом, а удовлетворяет ли Титан этим условиям. Раньше мы тоже задавались таким вопросом, однако теперь, когда мы имеем новые данные с космического аппарата Кассини и зонда Гюйгенс, есть смысл заново вернуться к нему.
Ученые говорят о Титане и астробиологии все время, рассматривая этот спутник как лабораторию, в которой воссоздаются условия добиотической жизни на Земле. (Прим. переводчика: biotic - от греческого слова biotikos. Здесь означает период, когда окружающая среда еще не была изменена живыми существами ). Там имеется азот и органические соединения. и это было известно долгое время, так что одним из важнейших мотивов запуска Кассини было желание уточнить добиотический химический состав на Титане. Однако, люди не очень верили в то, что на Титане что-то может жить в настоящее время. Я думаю, главным образом потому, что химические реакции на холодном Титане идут слишком медленно.
Однако, Титан является исключительно активным небесным телом: имеются свидетельства криовулканической активности и метеорологических явлений. Так что "жизнь" там кипит.
Я полагаю, что основными условиями для зарождения жизни является наличие источника энергии в каком-либо виде, нечто жидкого и основного набора химических элементов для образования сложных соединений. Оказалось, что на Титане все три условия выполняются. Очевидно, что там имеются вещества в жидкой фазе: из-за криовулканической активности должны образовываться водоемы, в которых будет содержаться вода или вода с незамерзающим аммиаком. Конечно, на поверхности имеются углеводороды в жидком состоянии. Я бы хотел остановиться на проблеме источников энергии. Если бы там существовала жизнь, как бы она поддерживалась? Фотохимические реакции протекают в верхней атмосфере, где метан превращается в другие органические молекулы. Эти молекулы обладают большой энергией. В этой статье мы рассмотрели молекулу ацетилена. Известно, что она образуется в атмосфере и выпадает на поверхность в виде дождя. С помощью зонда Гюйгенс был обнаружен ацетилен на поверхности Титана. Мы вычислили, что, если ацетилен взаимодействует с водородом, то получается опять молекулы метана, и при этом выделяется небольшое количество энергии. Вот предполагаемый источник энергии на Титане.
ЖА: Итак, на Титане идут ацетиленовые дожди, вызванные распадом молекул метана?
ДГ: Это возможно из-за влияния ультрафиолетового излучения и взаимодействия с магнитосферой Сатурна. Там наверху есть большое количество энергии. Когда проходит ацетиленовый дождь, ацетилен впитывается в почву. После этого, организмы в приповерхностных слоях могут поглощать ацетилен и превращать его обратно в метан, который,в свою очередь, поднимается обратно в атмосферу. Поэтому мы и назвали нашу статью "Влияние организмов на выделение энергии и оборот углерода на Титане". Это может решать проблему существования метана на Титане, который, как мы знаем, разрушается.
ЖА: Вы сказали, что криовулканическая активность также способствует зарождению жизни. Так?
ДГ: Подумайте, где бы вы решили жить на Титане? Чтобы не замерзнуть, вы, конечно, захотите жить поближе к горячим источникам. Я люблю, горячие источники и думаю, что организмы на Титане тоже неплохо относятся к ним. И вообще, я думаю, что в местах, подобных Титану, горячие источники должны быть весьма привлекательны для углеродных форм жизни.
ЖА: Получается мир, полный крайностей: имеется ацетилен, который дает очень горячее пламя. И при этом все это находится в замерзшей среде. Огонь и лед!
ДГ: Ацетилен не привлекает как еда, но с другой стороны, при горении ацетилена выделяется огромное количество энергии. Однако, на Титане очень холодно, и химические реакции, которые на Земле имеют взрывной характер, здесь могут протекать с умеренной скоростью. Чтобы зародилась жизнь, как раз очень важно, чтобы реакции шли не очень быстро, не было мощных возжиганий и взрывов. Также хорошо, если реакции будут не такими уж инертными. Требуется, чтобы их скорость находилась в определенном диапазоне. И определенные типы реакций, которые на Земле могли бы быть слишком активными для биохимических процессов, на более холодном Титане могли протекать вполне успешно.
ЖА: А нет ли на Земле такой формы жизни, которая использует ацетилен?
ДГ: Я не верю в это, так как на Земле ацетилен крайне неустойчивое химическое соединение из-за присутствия кислорода. В земных условиях ацетилен взрывоопасен, и его невозможно найти в природе. На Титане, где нет кислорода в свободном состоянии, ацетилен может взаимодействовать с водородом и образовывать метан.
ЖА: В Вашей статье также упоминается о радикалах как о возможном источнике энергии на Титане. Мне известно, что на Земле радикалы кислорода считаются опасными для жизни.
ДГ: Радикалы крайне активны, поскольку у них нет электронного баланса - либо электронов недостает, либо электронов имеется в избытке. Поэтому радикалы активно ищут возможности, чтобы провзаимодействовать хоть с чем-нибудь и в процессе могут разрушать вещества. Считается, что радикалы способствуют развитию рака, потому что, попадая в живую клетку, они начинают взаимодействовать со всем что угодно. Если научится управлять этими реакциями, то это может быть мощнейшим источником энергии для биологических целей. Один из способов управления - это использовать низкую температуру окружающей среды, в которой химические процессы идут более медленно. Подобный механизм получения энергии никак не связан с ацетиленом. Мы просто указываем на то, что холодный Титан может быть пригоден для протекания определенных химических процессов с допустимой скоростью и этим процессы могут быть хорошим биологическим источником энергии.
ЖА: Складывается ощущение, что есть целый спектр биологических процессов, которые на Земле в силу тех или иных причин не работают - слишком опасны или мощны, но которые в условиях Титана могут работать как надо.
ДГ: Абсолютно верно. Мы часто проектируем ситуацию на свою жизнь: собственные условия, возможности, цели. Мы ищем такие планеты, где будет жизнь, похожа на жизнь на Земле. Однако, такая жизнь может быть лишь одной из множества вариантов. Если вы более обще поразмыслите о жизни, как о управляемой совокупности химических процессов, приводящих к саморегуляризации и эволюции, то можно предположить, что имеется большое число альтернатив для форм жизни. Но для этого вам необходимо понимать, какие физико-химические условия возможны. Последнее сложно, поскольку перед нами имеется только пример нашей Земли.
ЖА: Но, в то же время, наши земные примеры тоже могут принести пользу.
ДГ: Вполне. Хотя бы потому, что мы можем понять какие аспекты земной жизни являются универсальными,а какие пригодны только для Земли. В конце концов, мы не начинаем моделировать, теоретизировать и множить статьи, чтобы найти ответы. Мы смотрим на окружающий мир и находим. Наука - это удовольствие, это интересное, и полезное занятие, но мы будем искать ответы с помощью разведки.
ЖА: При поиске жизни, люди часто думают, что ключом является изотопы элементов типа углерода, так как некоторые формы жизни на Земле предпочитают питаться более легкими изотопами углерода. Однако, вы сказали, что изотопный состав указывающий на жизнь совсем необязательно одинаков на Земле и Титане.
ДГ: Здесь надо быть осторожным. Я думаю, что вероятно, жизнь будет проявляться в отличиях изотопного состава и это то, что мы пытаемся найти. В конце нашей статьи мы перечисляем некоторые возможные биологические "знаки", которые можно обнаружить на Титане, и необычное распределение изотопов присутствует в этом списке. Однако, мы не знаем какое распределение изотопов способствует зарождению жизни. Мы также не знаем, какие еще природные распределение изотопов могут встречаются на Титане. Газ, покидающий атмосферу фракционирует углерод, но мы не знаем как сильно это влияет на состав изотопов. Наше современное знание не позволяет ни полностью исключить присутствие жизни, ни доказать ее существование.
ЖА: И все-таки, насколько вероятно, что Титан соответствует вашим представлениям об "обитаемых планетах"?
ДГ: Аппарат Кассини обнаружил множество протекающих процессов на Титане, в которых выделяет энергия. Важный момент в гипотезе об обитаемых планетах заключается, по-моему, в том, что планеты, обладающие геологической и метеорологической активностью, вероятнее всего и биологически живы, особенно, если эта активность длилась непрерывно с самого образования. Внешняя поверхностная активность вовсе не является абсолютным доказательством наличия биологической деятельности. Однажды в будущем, когда мы накопим большой опыт сравнительной астробиологии (достаточную выборку заведомо обитаемых и необитаемых планет), я думаю, мы сможем заключить, что все обитаемые планеты являются активными.
ЖА: Фраза "обитаемая планета" напоминает мне, что Вы говорили раньше, что "Планета и жизнь на ней будут эволюционировать совместно".
ДГ: Ну да, на Земле это несомненно так. Жизнь возникла на Земле вовсе не потому, что Земля - это прекрасное место для жизни, и не просто по случайности. Жизнь в значительной степени повлияла на Землю и сделала ее такой какой она есть сейчас. Это и есть гипотеза Гайя, и гипотеза обитаемых миров просто пытается обобщить ее на другие планеты. (Прим. переводчика: По гипотезе Гайя (Gaia, в честь греческой богини Земли Геи), выдвинутая профессором Джеймсом Лавлоком (James Lovelock) в 1969, Земля функционирует как единый организм, который поддерживает условия, необходимые для своего выживания.)
ЖА: Итак, получается, что жизнь создала Землю, также как и Земля создала нас. И таким образом, вы можете не найти другую планету, идентичную Земле. Если теперь обратиться к Титану, то возможно ли, что и здесь жизнь могла переплестись с какими либо процессами на нем.
ДГ: Я думаю, что это возможно. Если энергия выделяется в результате всех этих мощных химических реакций, вместе с веществом наподобие ацетилена или других образований, которое выпадает в виде осадков, то часть энергии может идти на метаболизм, работу которую организм выполняет для поддержания своей активности. Еще, часть энергии растрачивается в виде тепла в окружающую среду, хотя в таких местах, как Титан, это выглядит не так уж и бесполезной тратой. Организмы могут тратить энергию на растапливание небольших дыр во льду. В этом заключается механизм Гайя: организмы каким-то образом организуют среду, чтобы существование в ней было удобным. Теперь представьте, что масштабное таяние льдов на Титане обусловлено деятельностью организмов. Я не утверждаю, что мы можем это подтвердить, но представьте на мгновение, что Титан действительно кишит живыми организмами! Ведь исключить этого нельзя. Представьте, что на поверхности Титана живут организмы, и ацетилен и другие химические соединения вовлечены в биологические процессы, в результате которых получается обратно метан, и выделяется тепловая энергия. Сколько же может растопиться льда! Если ацетилен содержится в месторождениях, в чем можно не сомневаться, тогда деятельность организмов приведет к масштабному таянию льдов, что способствует повышению любого рода активности на поверхности. Гипотеза существования жизни любопытна, но при этом она может быть абсолютно реальной.
Возвращаясь к гипотезе обитаемых миров, можно посмотреть на Землю, где жизнь радикально изменила планету, и, вероятно, что жизнь всегда радикально изменяет планету, на которой она зародилась. Я считаю, что вполне вероятно, что мы не сможем найти жизнь на планете, которая не была бы радикально изменена жизнью.
Статья Дирка Шульц-Маку и Дэвида Гринспуна "Влияние организмов на выделение энергии и оборот углерода на Титане" опубликована в журнале "Астробиология" (2005), том 5, N 4, стр. 560-564.
Мы рекомендуем, также, почитать статью Химические основы возникновения Жизни", опубликованную на нашем сервере.
|
Публикации с ключевыми словами:
жизнь во Вселенной - возникновение жизни - Титан - астробиология
Публикации со словами: жизнь во Вселенной - возникновение жизни - Титан - астробиология | |
См. также:
Все публикации на ту же тему >> | |
