Жизнь
в Солнечной Системе: Юпитер
(результаты моделирования в исходных данных, выводах и кратких
пояснениях)
Есть ли
жизнь на Юпитере?
(вместо предисловия)
Возможно, жизнь есть и на Юпитере.
Конечно, она непохожа на земную, но воссоздать ее
можно в земной лаборатории. Надо лишь правильно подобрать условия эксперимента.
Этим и собираются заняться красноярские ученые из Института биофизики
Сибирского отделения РАН, разработавшие теорию автокаталитического зарождения
жизни на Земле. Сейчас научное сообщество с большим энтузиазмом ищет жизнь на
планетах Солнечной системы. Но чтобы ее найти, надо знать, что искать. Иными
словами, проблема поиска жизни связана с проблемой ее происхождения. На этот
счет существуют несколько теорий, но современную науку они не удовлетворяют.
Вероятность того, что химические соединения, пусть и очень сложные, вдруг
случайно образовали простейшую живую бактериальную
клетку, настолько мала, что этот вариант возникновения жизни просто нереален.
Поэтому специалисты предлагают другие гипотезы, значительно уменьшающие роль
случайности в процессе зарождения жизни. По мнению сотрудников Института
биофизики С. И.Барцеваи В. В.Межевикина,
первые предшественники современных клеток были простыми автокаталитическими
системами, а их совершенствование и усложнение происходило постепенно и
закономерно с помощью естественного отбора. Автокатализатор
- это соединение, которое ускоряет образование самого себя из другого вещества.
Проще всего представить, что автокатализ имел место в потоках. Пусть течет
некий поток, в котором растворено вещество А. Встречаясь по пути с автокатализатором Х, вещество А самопревращается в Х. Если
существует несколько одинаково действующих катализаторов, они конкурируют друг
с другом. В этом случае начинает действовать отбор, который оставляет только
один автокатализатор- работающий эффективнее и быстрее остальных. Впрочем, при
определенных скоростях потока и концентрациях растворенного вещества могут сосуществовать
несколько однотипных катализаторов. Если же строение автокатализаторов
было достаточно сложным, оно могло со временем случайно меняться - это аналог
современных мутаций. По мнению авторов гипотезы, механизм отбора автокатализаторов и автокаталитических систем в потоке и
был тем универсальным механизмом, который привел к возникновению жизни на
Земле. Все условия для этого были: и геохимические циклы, служившие источниками
химических реагентов, и водные потоки, и разнообразные физико-химические процессы,
в результате которых возникали достаточно сложные органические вещества- автокатализаторы. Большой
интерес с этой точки зрения представляют подводные гейзеры, так называемые
"черные курильщики", выносящие на поверхность огромные количества
сероводорода. Эти гейзеры стали настоящими оазисами жизни на современном
океанском дне. Возможно, движущей силой древних геохимических циклов была не
солнечная энергия, как принято считать, а тепловая энергия земных недр. Не что
подобное "черным курильщикам" должно существовать на спутнике Юпитера
Европе, и тогда там, возможно, есть если не настоящая жизнь, то
по крайней мере "преджизнь" в виде развитых
автокаталитических систем. А если отказаться от постулата, что для жизни
необходима вода, то и сам Юпитер представляет несомненную цель для поисков как
минимум "преджизни" заведомо неземного
направления. Красноярские биофизики построили свою гипотезу, основываясь на
уравнениях реакций автокатализа. Теперь исследователи предполагают проверить ее
на практике. Для этого нужно сконструировать проточный реактор, аналогичный применяемому для выращивания микроорганизмов, и подобрать
такие реагенты и режим работы, чтобы совершенствование и усложнение
автокаталитических систем происходило за разумное время. Ученые считают, что
при правильной постановке эксперимента это возможно.
По материалам агенства Информ-наука
|
|
Нет более неподходящего места для жизни, чем
Юпитер. Для земной жизни. Но достаточно ли мы знаем об этом феномене, чтобы
однозначно утверждать, есть жизнь или нет. Вниманию посетителей предлагается краткий
результат моделирования феномена для этого
конкретного случая (с пояснениями и комментариями). ______________________________________________________________________ 1. Для анализа
и поиска жизни на Юпитере использовалось авторское предположение о
том, что жизнь представляет собой естественно химический процесс. Такой
же естественный, как циркуляция воздушных потоков в
атмосфере, геофизическая активность и т.д.. Конечно, для её возникновения должен быть
выполнен ряд дополнительных условий. Например, необходимо наличие
углерода как элемента, образующего прочные и развлетвлённые соединения. Или наличие естественных
концентрационных механизмов. А
на Юпитере такой естественной формой могут быть циклонические вихри. 2. Для
Солнечной Системы основным органогенным элементом является углерод. На планете он обнаружен в форме различных
простейших органических соединений. Оценка массы биосферы идеальна и
выполнена на основе общепринятых представлений о распространённости
химических элементов. Реальная масса биосферы будет ниже. 3. Оценка
уровня развития производилась также с учётом распространённости различных
химических элементов в составе Юпитера. Приводится максимальное значение
относительно уровня развития биосферы
на Земле. Реально означает, что для
идеального случая не превышает уровня одноклеточных организмов. 4. Как
естественно химический преобразователь, зона жизни должна на этой планете
находиться в области одновременного воздействия всех видов энергии для этой
планеты. Это, как и на Земле, приповерхностные слои. Исходя из современных
представлений о строении планеты, это должна быть зона у внешней границы
облачного слоя. Это условие приводит с специфике
того, с какой формой проявления
жизни можно столкнуться при её поиске. 5. Одно из проявлений
деятельности клетки является её динамическое равновесие с окружающей средой,
обеспечивающее ей длительность существования
соответственно её размерам. В атмосфере Юпитера такой долговечностью обладают
циклонические вихри. Эти
образования, в отличие от других наблюдаемых структур, обладают устойчивостью
к воздействию внешних факторов. И именно они могут выполнять роль концентратора органических
соединений. (Не перепутайте: не
циклоны существуют, потому что там есть жизнь, а жизнь может существовать по
причине наличия таких устойчивых образований, как циклонические вихри). 6. Основной
цикл возможных биохимических преобразований может быть связан
с вытеснением водорода из всех соединений. Т.е. конечным продуктом реакций должен
быть водород. В отличие от Земли, должен быть реализован не окислительно-восстановителльный механизм, а именно этот.
В своё время высказывалось предположение о возможности существования жизни
на аммиачной основе. Когда роль
кислорода будет выполнять ионы NH=
или
NH2-. Но не анализировались варианты того, где и при каких условиях это
вероятно. Так что такой механизм, по выполненным оценкам, вероятен в сильно восстановительных атмосферах. 7. Вероятный тип преобразования – радиационно-химический (излучение Солнца в энергию химических соединений). Газ фосфин,
обнаруженный в атмосфере
планеты, может выполнять ту же роль, что и хлорофилл для земных растений. Это
– предположение. Детально не проанализировано. 8. Основным
кандидатом на поиск органики и проявление свойств одноклеточного
организма для данных условий является образование, называемое Большим
Красным Пятном. Рассматривая данный объект как одноклеточный организм,
предполагается, что «органоиды» такой клетки также будут представлять собой вихри меньших
размеров, перемешающиеся в потоке основного объекта, сущетсвующие в течение определённого времени,
разрушающегося в ядре БКП и вновь возникающие.
Другие варианты того, какой может быть структура и состав
клетки для вероятной жизни на Юпитере,
отвечающие условиям устойчивости,
динамического равновесия и циркуляции вещества – нет. Обмен веществ в этом
образовании выполняется потоками вещества от одних органоидов к
другим. 9. Аналогии с
земной жизнью и описание жизнедеятельности клетки-вихря (интерпретация числовых
результатов): а)
рассматривая БКП как клетку, можно
предположить, что она работает как гигантский пылесос для органики. Её можно
уподобить и медузе, которая прокачивает
через себя газ Юпитера, поглощая простейшую органику, используя внешнее
излучение, выбрасывают водород. б) По
структуре, она может быть аналогом хорошо знакомых нам коралловых рифов. Отмирая по мере роста, органика
«выпадает» в «топку» Юпитера в нижнем своём основании.
Разрушаясь под действием давления, температур, разрядов до простейших углеводородов, она в
дальнейшем, вновь поступает в оборот. в) но БКП может
быть и только видимой частью более сложного образования, если принять во
внимание модель строения планеты. _______________________________________________________________________
Юпитера.
Большое устойчивое образование овальной формы и розового
цвета. Его размеры близки к 35000 км по долготе и 14000 км по
широте. Принято считать, что БКП – это устойчивый ураганный вихрь
в атмосфере планеты с периодом вращения около 6 земных суток.
Интенсивность постоянно меняется.
Атмосферные течения
обтекают его со всех сторон. Наблюдается на протяжении более 300 лет. Обнаружены
подобные пятна и меньших размеров. Например, Белое Пятно с диаметром в 16000 км. В модели вероятной формы существования жизни
на Юпитере: БКП как
концентрационный механизм органических соединений (минимум); одноклеточный организм
(максимум) Структура: центральное ядро со спиральными
рукавами, в которых присутствуют вихри меньших размеров. Основные
признаки БКП как клетки:
устойчивость и длительность существования; наличие потока вещества через БКП;
приповерхностная зона нахождения. Детальная
структура: нет
экспериментальных данных Химический
состав: нет
экспериментальных данных Температура: нет экспериментальных данных Давление: нет экспериментальных данных Механизм
стабилизации БКП:
неизвестен. Вероятно, наличие собственного магнитного поля. _________________________________________________________________________ Представления
некоторых учёных по проблеме «…представляет
определённый интерес обсуждение возможности жизни на
аммиачной основе.
Свойства жидкого аммиака делают его потенциально способным при некоторых условиях
сыграть роль жизненной среды, подобно воде на заре возникновения жизни на
нашей планете. Температура плавления аммиака, равно как и температура
кипения, достаточно высокая. Достаточно высокая удельная теплоёмкость и
диэлектрическая проницаемость. Он является очень хорошим растворителем…….»
И.С.
Шкловский «……атмосфера
Юпитера не способствует образованию сложных органических соединений по ряду
причин. Во-первых, при высоких температурах и давлениях в
сильно восстановительной
атмосфере водород разрушает органические молекулы, превращая их в метан, аммиак
и воду. ……..Юпитер и другие планеты
– гиганты не имеют подходящих поверхностей,
на которых могли бы накапливаться и взаимодействовать образовавшиеся
в атмосфере
органические продукты. …атмосфера
Юпитера не является стабильной средой. ….время жизни
возникающих органических соединений на Юпитере слишком мало, чтобы стал возможным
какой-либо органический синтез…»
Н.
Хоровиц |
|
