МОЛЧАНИЕ КОСМОСА. ч2. Жизнь во Вселенной

Для разрешения астросоциологического парадокса (АСП) (см.ч1 - http://maxpark.com/community/603/content/2885350) прежде всего важно сформулировать вопрос – «что мы ищем?»

Существование внеземных цивилизаций (ВЦ) предполагает прежде всего появление жизни на каком-то космическом теле и дальнейшую ее эволюцию.

Так что же такое жизнь?

По существующим представлениям жизнь представляет собой закономерный этап эволюции материи, когда она становится самоуправляемой.

Жизнь во всех ее проявлениях известна пока только на Земле, и обычно она определяется с учетом этого обстоятельства. Между тем, желательно выделить наиболее универсальные признаки жизни как таковой и ее носителей – живых объектов (ЖО).

Среди таких системных признаков жизни можно выделить следующие:

1. ЖО представляют собой обособленные открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, т.е:

- осуществляют обмен веществами, энергией и информацией с окружающей средой;

- запоминают, хранят, перерабатывают и используют информацию о собственном состоянии и состоянии внешней среды с целью сохранения и поддержания всех своих параметров;

- изменяются и усложняются до высокого уровня структурной и функциональной упорядоченности в пространстве и во времени;

- способны функционировать в пространстве-времени - обладают направленной подвижностью и способностью воспроизводить себе подобных с передачей необходимой для последующих поколений наследственной информации.

2. ЖО характеризутся процессами, направленными на уменьшение собственной энтропии, т.е:

- аккумулируют низкоэнтропийную энергию и выдают наружу высокоэнтропийную;

- непрерывно производят работу против термодинамического равновесия;

- способны к саморегуляции, регенерации повреждений и упорядоченности, обеспечивая длительное самосохранение.

На Земле жизнь возникла и развивается на углеродной основе на базе биополимеров (белков и нуклеиновых кислот) и характеризуется (в биологической терминологии) иерархической организацией, метаболизмом, адаптацией, ростом, реакцией на раздражители, самовоспроизведением молекулярной структуры и воспроизводством.

На стадии жизни эволюция материи продолжается, поскольку всегда существуют ошибки и помехи при передаче наследственной информации, порождающие мутации и отбор.

Надо отметить, что для возникновения и развития жизни (по крайней мере на Земле) огромную роль играют особые элементы и вещества.

Земная жизнь существует на углеродной основе, что обусловлено уникальными особенностями этого элемента:

- высокая валентность (4), определяющая способность его атомов составлять длинные цепочки, сцепляясь друг с другом и со многими другими элементами и соединениями, и формировать огромное число сложных и в то же время относительно стабильных молекул, что делает его основным материалом органических макромолекул и биополимеров;

- возможность обеспечения разнообразных химических реакций за счет легкости формирования химических связей со многими другими атомами, что необходимо для проведения реакций метаболизма и репликации;

- широкая распространенность во Вселенной (после легких элементов и кислорода).

Как известно, молекулярная основа жизни - молекула ДНК наряду с углеродом содержит также кислород, азот и фосфор. Абсолютными органогенами являются также водород, сера, калий, кальций и магний.

Следовательно, в основе жизни лежат также тяжелые элементы, образовавшиеся в результате взрывов проэволюционировавших звезд.

В настоящее время неизвестна пороговая масса тяжелых элементов, необходимая для жизни, что затрудняет определение времени начала зарождения жизни.

Для формирования сложных углеродных соединений и функционирования живых организмов необходим жидкий биологический растворитель.

В качестве такого вещества (для углеродной жизни) выступает сильнополярный растворитель – вода. Вся жизнедеятельность организма поддерживается водными биохимическими процессами.

Вода обладает рядом уникальных достоинств:

- широкий диапазон температур, в пределах которого вода остается в жидком состоянии;

- высокая температура фазовых превращений - таяния и кипения;

- высокая диэлектрическая постоянная и удельная теплоемкость;

- разнообразие изотопного состава;

- распространенность во Вселенной, особенно в виде льда.

Действительно, воду в том или ином агрегатном состоянии находили практически на всех космических телах солнечной системы, на некоторых экзопланетах и даже в межпланетной пыли.

Однако, достоверно известно, что вода в жидком виде встречается только на Земле, куда она была принесена кометами в ходе ранней космической бомбардировки. Существует также альтернативная гипотеза о просачивании воды, существовавшей еще в земной планетозимали, из минералов (с высокой способностью абсорбировать воду), составляющих поверхностный слой мантии Земли.

Ученые до сих пор не знают как зародилась жизнь на Земле.

Наиболее распространенная гипотеза абиогенеза (А.Опарин, Д.Холдейн) предполагает, что при длительном (даже по космическим меркам) воздействии на теплый раствор базовых органических соединений мощных энергетических импульсов (разряды молний, ультрафиолетовое излучение, радиация) химические связи таких соединений разрываются, а составные элементы соединений объединяются в сложные макромолекулы – вплоть до белков и нуклеиновых кислот, которые и порождают жизнь.

Подобные искусственные эксперименты проводились неоднократно и подтверждали возможность абиогенеза, но, несмотря на все усилия биохимиков, синтезировать искусственно даже примитивный живой организм им так и не удалось.

Крайне низкий уровень наших знаний о фундаментальных параметрах Вселенной не позволяет пока объяснить чудесное превращение неживого в живое. Надо полагать, что для этого необходимо крайне маловероятное совпадение редчайших благоприятных обстоятельств. Однако, в бесконечной в пространстве и времени Вселенной такая вероятность все же существует, и жизнь способна возникнуть и вне Земли.

Таким образом, есть веские основания полагать, что внеземная жизнь будет во многом похожа на земную.

Более того, есть даже некоторая вероятность того, что внеземная жизнь и земные организмы - «родственники», о чем свидетельствует гипотеза панспермии, предполагающая, что жизнь могла быть и занесена на Землю.

Гипотеза панспермии рассматривает в качестве основных переносчиков жизни метеориты. При падении астероидов или комет на поверхность планеты часть вещества выбрасывается из кратера со скоростями, достаточно высокими, чтобы преодолеть притяжение планеты и даже звезды. При этом вынесенное в космос вещество вместе с живыми организмами, обитающими на поверхности планеты, пропутешествовав какое-то время, падает на другое космическое тело, где возможны условия для существования жизни.

Возможность подобной транспортировки теоретически обоснована и уже доказана экспериментально.

Простейшие микроорганизмы, находясь в достаточно крупном обломке, успешно переносят давления и температуры, связанные с астероидным ударом, и даже жесткие условия открытого космоса.

Понятно, что доля перенесенного вещества резко уменьшается, а время переноса сильно возрастает для удаленных от исходной планеты космических тел, и это значительно снижает вероятность переноса жизни на эти тела. К тому же, микроорганизмы сохраняют жизнеспособность в столь суровых условиях достаточно ограниченное время (ДНК полностью деградирует за время порядка нескольких млн. лет).

Вместе с тем, не исключена возможность и направленной, искусственной панспермии, при которой микроорганизмы могут быть целенаправленно отправлены космическими зондами на потенциально благоприятные для жизни планеты с целью дальнейшей их колонизации. Такой расклад возможен даже в отношении Земли, что может объяснить универсальный генетический код всех живых существ на нашей планете.

Кроме того, гипотеза панспермии хорошо объясняет возможность сохранения жизни во Вселенной при катастрофических астероидных ударах на планетах с зародившейся жизнью. В этом случае жизнь на такой планете будет стерилизована, но может сохраниться на выбитых с ее поверхности осколках, которые через некоторое время вновь падают на планету, уже вернувшуюся к нормальным условиям.

Основной недостаток гипотезы панспермии заключается в том, что она только показывает возможность распространения жизни во Вселенной, но никак не проясняет вопрос о первоначальном возникновении жизни.

Представляет интерес вопрос о том, как проистекает процесс развития жизни во Вселенной. Судя по всему жизнь, как продукт эволюции, есть категория историческая, а не вечная. Она не могла появиться на ранних этапах развития Вселенной, когда еще просто не существовали звезды как источник энергии и тяжелых элементов или образовавшиеся звезды не прошли еще необходимые эволюционные циклы.

Существует два подхода к проблеме зарождения и развития жизни, два принципа:

1. Согласно принципу непрерывного возникновения жизни, жизнь появилась с момента образования звезд второго поколения, обогатившимися тяжелыми элементами от распада древних звезд, после завершения химической эволюции материи и непрерывно возникает в благоприятных условиях в течение всего последующего времени на непрерывно образующихся новых звездно-планетных системах. Поскольку множество звезд возникли на миллиарды лет раньше Солнца, жизнь на нашей планете вряд ли возникла раньше чем во многих других местах Галактики, где эволюция жизни проходила гораздо дольше и могла породить даже суперцивилизации.

2. Согласно гипотезе одновременного и однократного возникновения жизни она возникла как закономерный этап эволюции Вселенной как целого на подходящих планетах одновременно и однократно как взрыв. Позднее жизнь спонтанно не возникала.

Вполне возможно, что момент возникновения такой сложной формы организации материи как жизнь определялся какой-то особой фазой развития расширяющейся Вселенной, вызванной, например, специфическими свойствами структуры простанства-времени или реликтового фона.

Гипотеза одновременного и однократного возникновения жизни предполагает общий старт ее эволюции, которая в разных местах космоса проходит по разному, но с близкой скоростью, определяемой общими законами развития биосистем. Может оказаться, что в настоящее время технологические внеземные цивилизации только начинают возникать (как на Земле), что значительно усложняет их обнаружение и во многом объясняет АСП.

Как в той, так и в другой гипотезе начальный момент возникновения жизни не мог начаться раньше чем через несколько млрд. лет после Большого взрыва, когда Вселенная значительно обогатилась тяжелыми элементами от взрывов первых звезд.