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 жиз-ни. Наличие или отсутствие ее на планете оказывает существенное влияние на ее атмосферу и другие физические условия.

Исследования превращений в поверхностных слоях планет с учетом воз-можных результатов деятельности человека позволит уточнить наши представ-ления 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 экзобио-логических экспериментов с помощью автоматических биологических лаборато-рий (АБЛ) является получение ответа на вопрос о наличии или отсутствии жизни (или ее признаков) на планете. Обнаружение внеземных форм жизни существен-но усугубило бы наше понимание сущности жизненных процессов и явления жизни в целом. Отсутствие жизни на других планетах Солнечной системы, на-пример, 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 на-шими земными организмами по биохимическим основам их жизненных процес-сов.

При рассмотрении проблемы обнаружения внеземной жизни надо при-нимать во внимание разные этапы эволюции органического вещества и организ-мов, 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 су-ществования развитых форм жизни. На Марсе к настоящему времени закончи-лась только химическая эволюция, которая привела к абиогенному образованию (как это было в сове время на Земле) аминокислот, сахаров, жирных кислот, уг-леводов, возможно, белков, но жизнь как таковая на планете, видимо, отсутству-ет. Эти вещества в той или иной степени отличаются от аналогичных соедине-ний, встречающихся на Земле.

Возможно, что на Марсе могут быть обнаружены: первичные протобио-логические открытые системы, отделенные мембранами от окружающей среды (относительно простые примитивные формы жизни, аналогичные нашим микро-организмам); более сложные формы, подобные нашим простым растениям и на-секомым; следы существовавшей ранее или существующей и ныне жизни; остат-ки высокоразвитой жизни (цивилизации) и, наконец, можно констатировать пол-ное отсутствие жизни на Марсе (более подробно проблема жизни на Марсе рас-сматривается выше).

В настоящей главе рассматриваются теоретические предпосылки, крите-рии существования жизни, предполагаемые методы обнаружения живых систем на других планетах.

1.1. Критерии существования и поиска живых систем.

Наши представления о сущности жизни основаны на данных по исследо-ванию жизненных явлений на Земле. В то же время решение проблемы поиска жизни на других планетах предполагает достоверную идентификацию жизнен-ных явлений в условиях, существенно отличных от земных. Следовательно, тео-ретические 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 земно-го происхождения действительно имеет ряд общих свойств, и поэтому эти свой-ства, несомненно, должны характеризовать и внеземные организмы. Сюда мож-но отнести такие хорошо известные биологам и наиболее характерные признаки живого, как способность организмов реагировать на изменение внешних усло-вий, 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 физиче-ское 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 сущест-вования и методов обнаружения живых форм. Такой подход должен повысить вероятность и достоверность обнаружения инопланетной жизни.

1.1.1. О химической основе жизни.

Исследования последних лет показали возможность синтеза разнообраз-ных биологически важных веществ из простых исходных соединений типа ам-миака, метана, паров воды, входивших в состав первичной атмосферы Земли.

В лабораторных условиях в качестве необходимой для такого синтеза энергии используется ионизирующая радиация, электрические разряды, ультра-фиолетовый свет. Таким путем были получены аминокислоты, органические ки-слоты, сахара, нуклеотиды, нуклеозидфоссфаты, липиды, вещества порфирино-вой природы и целый ряд других. По-видимому, можно считать установленным, что большинство характерных для жизни молекул произошло на Земле абиоген-ным 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 происхожде-ния, 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 био-органические соединения, и прежде всего белки и нуклеиновые кислоты, а био-логическим 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 органи-ческих молекул включается кремний, а роль воды как биологического раствори-теля выполняет аммиак. Такого рода теоретическую возможность практически было бы очень трудно учесть при выборе методов обнаружения и конструирова-ния 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). Дейст-вительно, вода обладает рядом свойств, обеспечивающих ее роль в качестве био-логического растворителя. Сюда относятся амфотерный характер воды и ее спо-собность к самодиссоциации на катион Н+ и анион ОН-, высокий дипольный мо-мент и диэлектрическая постоянная, малая вязкость, высокие удельная теплоем-кость и скрытая теплота превращения, предохраняющие организмы от быстрых изменений температуры. Кроме того, роль воды в биологических системах включает факторы стабилизации макромолекул, которые обеспечиваются общи-ми структурными особенностями воды.

В целом можно считать, что углеродоорганическая - водная химическая основа жизни является общим признаком живых систем.

Характерным признаком структурной организации живых систем являет-ся одновременное включение в их состав, помимо основных химических элемен-тов С, Н, О, N, целого ряда других, и прежде всего серы