Поиск и исследование внеземных форм жизни

СИЛЛАМЯЙСКИЙ ИНСТИТУТ ЭКОНОМИКИ И УПРАВЛЕНИЯ

на тему:

Проблемы и перспективы поиска

внеземных цивилизаций.

Работу выполнил:

Москальчук Сергей.

г. Силламяэ - 1999 год.

Содержание:

1. Поиск и исследование внеземных форм жизни. Предмет и задачи. 3

1.1. Критерии существования и поиска живых систем. 3

1.1.1. О химической основе жизни. 4

1.1.2. Общие динамические свойства живых систем. 5

1.1.3. Роль света в поддержании жизни. 5

1.2. Методы обнаружения внеземной жизни. 6

1.3. АБЛ для экзобиологических исследований. 8

2. Практический обзор поиска и исследований внеземных форм жизни. 9

2.1. Луна. 10

2.2. Венера. 10

2.3. Марс. 11

2.3.1. Температура. 11

2.3.2. Атмосфера. 11

2.3.3. Вода. 12

2.3.4. Ультрафиолетовое излучение. 12

2.4. Интересные наблюдения. 12

2.5. Метеориты. 14

2.6. Приборы для поиска. 15

2.7. Случай с “Викингами”. 15

2.8. Поиск внеземных цивилизаций. 17

3. Выводы. 17

Список использованной литературы. 18

1. Поиск и исследование внеземных форм жизни. Предмет и задачи.

Определение жизни на других планетах, кроме Земли, является важной

задачей для ученых, занимающихся вопросами возникновения и эволюции жизни.

Наличие или отсутствие ее на планете оказывает существенное влияние на ее

атмосферу и другие физические условия.

Исследования превращений в поверхностных слоях планет с учетом

возможных результатов деятельности человека позволит уточнить наши

представления о роли биологических процессов в прошлом и настоящем Земли.

С этой точки зрения результаты экзобиологических исследований могут

быть полезными и в решении современных задач в области биологии.

Занос чужеродных форм жизни может также привести на Земле к самым

неожиданным и трудно предугадываем последствиям.

Обнаружение жизни вне Земли, несомненно, имеет и большое значение для

разработки фундаментальных проблем происхождения и сущности жизни.

Непосредственной целью предстоящих в ближайшем будущем

экзобиологических экспериментов с помощью автоматических биологических

лабораторий (АБЛ) является получение ответа на вопрос о наличии или

отсутствии жизни (или ее признаков) на планете. Обнаружение внеземных форм

жизни существенно усугубило бы наше понимание сущности жизненных процессов

и явления жизни в целом. Отсутствие жизни на других планетах Солнечной

системы, например, имело бы также большое значение, подчеркивая

специфическую роль земных условий в процессах становления и эволюции живых

форм.

Неясно, до какой степени внеземные формы могут быть сходными с нашими

земными организмами по биохимическим основам их жизненных процессов.

При рассмотрении проблемы обнаружения внеземной жизни надо принимать

во внимание разные этапы эволюции органического вещества и организмов, с

которыми в принципе можно встретиться на других планетах. Например, в

отношении Марса могут представиться различные возможности от обнаружения

сложных органических соединений или продуктов абиогенного синтеза и до

существования развитых форм жизни. На Марсе к настоящему времени

закончилась только химическая эволюция, которая привела к абиогенному

образованию (как это было в сове время на Земле) аминокислот, сахаров,

жирных кислот, углеводов, возможно, белков, но жизнь как таковая на

планете, видимо, отсутствует. Эти вещества в той или иной степени

отличаются от аналогичных соединений, встречающихся на Земле.

Возможно, что на Марсе могут быть обнаружены: первичные

протобиологические открытые системы, отделенные мембранами от окружающей

среды (относительно простые примитивные формы жизни, аналогичные нашим

микроорганизмам); более сложные формы, подобные нашим простым растениям и

насекомым; следы существовавшей ранее или существующей и ныне жизни;

остатки высокоразвитой жизни (цивилизации) и, наконец, можно констатировать

полное отсутствие жизни на Марсе (более подробно проблема жизни на Марсе

рассматривается выше).

В настоящей главе рассматриваются теоретические предпосылки, критерии

существования жизни, предполагаемые методы обнаружения живых систем на

других планетах.

1. Критерии существования и поиска живых систем.

Наши представления о сущности жизни основаны на данных по

исследованию жизненных явлений на Земле. В то же время решение проблемы

поиска жизни на других планетах предполагает достоверную идентификацию

жизненных явлений в условиях, существенно отличных от земных.

Следовательно, теоретические методы и существующие приборы для обнаружения

жизни должны основываться на системе научных критериев и признаков,

присущих явлению жизни в целом.

Можно считать, что ряд фундаментальных свойств живых систем земного

происхождения действительно имеет ряд общих свойств, и поэтому эти

свойства, несомненно, должны характеризовать и внеземные организмы. Сюда

можно отнести такие хорошо известные биологам и наиболее характерные

признаки живого, как способность организмов реагировать на изменение

внешних условий, метаболизм, рост, развитие, размножение организмов,

наследственность и изменчивость, процесс эволюции.

Не будет сомнения в принадлежности к живым системам неизвестного

объекта при обнаружении у него перечисленных признаков. Но реакция на

внешнее раздражение присуща и неживым системам, изменяющим свое физическое

и химическое состояние под влиянием внешних воздействий. Способность к

росту свойственна кристаллам, а обмен энергией и веществом с внешней средой

характерен для открытых химических систем. Поиски внеземной жизни должны

поэтому основываться на применении совокупности разных критериев

существования и методов обнаружения живых форм. Такой подход должен

повысить вероятность и достоверность обнаружения инопланетной жизни.

1. О химической основе жизни.

Исследования последних лет показали возможность синтеза разнообразных

биологически важных веществ из простых исходных соединений типа аммиака,

метана, паров воды, входивших в состав первичной атмосферы Земли.

В лабораторных условиях в качестве необходимой для такого синтеза

энергии используется ионизирующая радиация, электрические разряды,

ультрафиолетовый свет. Таким путем были получены аминокислоты, органические

кислоты, сахара, нуклеотиды, нуклеозидфоссфаты, липиды, вещества

порфириновой природы и целый ряд других. По-видимому, можно считать

установленным, что большинство характерных для жизни молекул произошло на

Земле абиогенным путем и, что еще важнее, их синтез может происходить и

сейчас в условиях других планет без участия живых систем.

Следовательно, само наличие сложных органических веществ на других

планетах не может служить достаточным признаком наличия жизни. Примером в

этом отношении могут быть углеродистые хондриты метеоритного происхождения,

в которых содержится до 5-7% органического вещества (более подробно о

хондритах ниже).

Наиболее характерная черта химического состава живых систем земного

происхождения заключается в том, что все они включают углерод. Этот элемент

образует молекулярные цепочки, на основе которых построены все главные

биоорганические соединения, и прежде всего белки и нуклеиновые кислоты, а

биологическим растворителем служит вода. Таким образом, единственная

известная нам жизнь, ее основа углеродоорганическая белково - нуклеиновая -

водная. В литературе обсуждается вопрос о возможности построения живых

систем на другой органической основе, когда, например, вместо углерода в

скелет органических молекул включается кремний, а роль воды как

биологического растворителя выполняет аммиак. Такого рода теоретическую

возможность практически было бы очень трудно учесть при выборе методов

обнаружения и конструирования соответствующей аппаратуры, поскольку наши

научные представления о жизни основаны только на изучении свойств земных

организмов.

Роль и значение воды в жизнедеятельности организмов также широко

обсуждается в связи с возможной заменой аммиаком или другими жидкостями,

кипящими при низких температурах (сероводород, фтористый водород).

Действительно, вода обладает рядом свойств, обеспечивающих ее роль в

качестве биологического растворителя. Сюда относятся амфотерный характер

воды и ее способность к самодиссоциации на катион Н+ и анион ОН-, высокий

дипольный момент и диэлектрическая постоянная, малая вязкость, высокие

удельная теплоемкость и скрытая теплота превращения, предохраняющие

организмы от быстрых изменений температуры. Кроме того, роль воды в

биологических системах включает факторы стабилизации макромолекул, которые

обеспечиваются общими структурными особенностями воды.

В целом можно считать, что углеродоорганическая - водная химическая

основа жизни является общим признаком живых систем.

Характерным признаком структурной организации живых систем является

одновременное включение в их состав, помимо основных химических элементов

С, Н, О, N, целого ряда других, и прежде всего серы и фосфора. Это свойство

может рассматриваться в качестве необходимого признака существования живой

материи. Специфичность живой материи, не смотря на все это, нельзя сводить

лишь к особенностям физико - химического характера ее основных составных

элементов - структурных единиц живого, имеющих абиогенное происхождение.

2. Общие динамические свойства живых систем.

В качестве исходных представлений при интерпретации экзобиологических

экспериментов необходимо принимать во внимание динамические свойства живых

систем. Развитие и эволюция биологических систем шли в основном по пути

совершенствование форм взаимодействия между элементами и способов регуляции

состояния системы в целом. Жизнь неразрывно связана с существование

открытых систем, свойства которых во многом зависят от соотношения

скоростей процессов обмена энергией и массой с окружающей средой.

Результаты исследования динамических свойств открытых систем методами

математического моделирования позволили объяснить целый ряд их характерных

черт, в частности установление в системе при сохранении постоянных внешних

условий стационарного колебательного режима, который наблюдается на разных

уровнях биологической организации. Это свойство является важным признаком

высокой степени организации системы, что в свою очередь можно рассматривать

как необходимые условия жизни.

3. Роль света в поддержании жизни.

Важным аспектом проблемы внеземной жизни является необходимость

внешнего притока энергии для ее развития. Солнечный свет, главным образом в

ультрафиолетовой области спектра, играл существенную роль в процессах

абиогенного синтеза необходимым притоком свободной энергии, но заключалось

также и в фотохимическом ускорении дальнейших превращений.

Жизнедеятельность первичных живых систем также могла во многом определяться

фотохимическими реакциями входящих в их состав соединений. Многие

организмы, не имеющие прямого отношения к современному фотосинтезу, тем не

менее изменяют свою активность при освещении. Так, явление фотореактивации

клеток организмов видимым светом после поражающего действия

ультрафиолетовых лучей, очевидно, является в эволюционном отношении древним

процессом, возникшим в то время, когда первичные живые системы выработали

механизмы защиты от деструктивного действия падавшего на Землю

ультрафиолетового света.

Следует отметить, что свет мог и не являться единственным источником

энергии на ранних этапах эволюции органических соединений. Эту роль могла

выполнять и химическая энергия, освобождаемая, например, в реакциях

конденсации в неорганический полифосфат или в реакциях окисления,

Страницы: 1, 2, 3, 4