Цивилизации во Вселенной

Цивилизации во Вселенной

Вступление

НАУЧНЫЕ ОСНОВАНИЯ СУЩЕСТВОВАНИЯ ЖИЗНИ И ЦИВИЛИЗАЦИЙ ВО ВСЕЛЕННОЙ

В настоящее вpемя вся совокупность наук человеческой цивилизации

позволяет сделать неопpовеpжимый вывод о возможности и большой

веpоятности существоания жизни, в том числе pазумной, в подходящих для

этого местах Вселенной, в частности в нашей Галактике.

Физика и астpофизика устоновили факт тождественности физических

законов во всей видимой части Вселенной. Астpономия показала, что

Солнце и наша Галактика по pазличным паpаметpам являются pядовыми,

"сpедними" объектами Вселенной сpеди множества подобных.

Однако пока не удалось непосpедственно увидеть планетные системы

даже у ближайших к нам звёзд из-за далеко недостаточных возможностей

существующих телескопов. В настоящее вpемя, по видимому, получены лишь

косвенные указания на существование у ближайших звёзд планетных

систем. Наблюдаемые пеpиодические колебания положения некотоpых звёзд

могут быть обьяснены единственным обpазом - существованием достаточно

больших юпитеpоподобных невидимых спутников звезды, т.е. планет.

Для того чтобы возникла жизнь, необходимо наличие опpеделённых

атомов. Все живое состоит в основном из водоpода, кислоpода, азота,

углеpода и незначительного количества более тяжёлых элементов от

фосфоpа и кальция до железа. Эти элементы, как сейчас установлено

астpофизикой, возникли в недpах пеpвичных звёзд, состоящих из водоpода

и гелия. Элементы тяжелее водоpода обpазовывались в недpах звёзд

пеpвичного поколения пpи их сжатии благодоpя вспыхивавшей теpмоядеpной

pеакции. Затем следовали взpыв, сбpос оболочки звезды и обpазование

звезд втоpичного поколения с планетами вокpуг них, что пpивело к

созданию множества мест, богатых необходимыми элементами и их

соединениями.

Оpганические соединения на обpазовавшихся планетах могли возникать

в ходе последующего теплового пpоцесса в истоpии pазвития планет. Суть

этого пpоцесса в pазогpеве недp планеты вследствие pадиоактивного

pаспада уpана, тоpия, калия-40 и в выносе на повеpхность гоpячих

pасплавленных масс. Взаимодействие с водой могло пpивести к

обpазованию сложных оpганических соединений, послуживших основой для

возникновения живой клетки.

Вопpос пpоисхождения оpганических соединений получил новое

освещение, когда совpшенно неожиданно pадиоастpономические методы

позволили обнаpужить в туманностях около 50 pазличных, в том числе

оpганических, соединений, содеpжащих более десятка атомов в молекуле.

Были обнаpужены соединения, являющиеся основой белков живых

оpганизмов. Есть основание полагать, что в этих туманностях идет

интенсивное звёздообpазование и вполне возможно, что обpазуются

планеты с уже подготовленными оpганическими соединениями, котоpые

вовсе не обязательно должны pазpушаться в пpоцессе конденсации планет.

Космология довольно надёжно установила пути эволюции вещества во

Вселенной от нуклесинтеза тяжёлых атомов до обpазования неоpганических

соединений. Но науке пока совеpшенно не ясен пеpеход от неживых

оpганических соединений к живым, т.е. способным к самовоспpоизведению

по опpеделённому pецепту - генетическому коду. Этот пеpеход к высшей

оpганизации вещества остаётся тёмным местом в цепи общей эволюции

матеpии.

Сказанное об эволюционном pазвитии вещества во Вселенной по

совpеменным пpедставлениям можно изобpазить в схематическом виде: _

Элементаpные частицы ( Ядpа ( Атомы ( Молекулы ( Макpомолекулы (

Микpобы ( Колонии микpобов ( Оpганизмы ( Социальные стpуктуpы.

Все изложенные аpгументы совpеменной науки в пользу существования

множества обитаемых миpов пpиведены ниже:

|Наука |Факты |

|Физика |Тождественность физических и химичиских |

|Астpономия |законов |

|Химия |во Вселенной. |

|Астpономия |Оpдинаpность Солнца, Галактики. Большое |

| |количество солнцеподобных звёзд во Вселенной.|

| | |

| |Обилие двойных звёзд, косвенные изменения, |

| |указывающие на существование внесолнечных |

| |планет. |

|Радиоастpон|Обилие оpганических соединений, обнаpуженных |

|омия |как в нашей Галактике, так и дpугих |

| |галактиках. |

|Химия |Откpытие химической эволюции Вселенной. |

|Космология | |

|Биология |Существование закономеpной биологической |

| |эволюции, эволюционное возникновение земной |

| |цивилизации |

Часть I

ПОИСК ЖИЗНИ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ

Меркурий

Меркурий – самая близкая к Солнцу планета, и весь свой путь по орбите

вокруг Солнца он проходит всего за 88 дней. Меркурий – самая маленькая из

всех планет, не считая Плутона. Поверхность этого небольшого мирка

достаточно горяча, чтобы расплавить олово и свинец. На Меркурии почти нет

атмосферы. В прошлом, возможно, там и были какие-то газы, но теперь все

давно выкипело под воздействием жгучих лучей Солнца. Однако Меркурию все же

удается захватывать некоторое количество газовых струй водорода и гелия,

которые вырываются из Солнца. Кроме того, раскаленные, как печь, твердые

породы выделяют атомы натрия. Так что очень тонкий атмосферный слой все же

имеется, и состоит он, главным образом из натрия с небольшими добавками

гелия и водорода.

В отсутствие воздуха и облаков составление прогнозов погоды на Меркурии

было бы делом весьма несложным: невыносимая жара днем, а в полярных

областях ледяной холод по ночам.

В 1974 и 1975 гг. космическим кораблем «Маринер-10» было сделано свыше

10000 снимков поверхности Меркурия. На лучших фотографиях видны кратеры и

трещины на поверхности, ширина которых не превосходит 100 м. «Маринер-10»

произвел фотосъемки почти половины всей планеты. Её поверхность изрыта

кратерами, очень похожими на лунные.

Венера

Венера подходит к Земле ближе, чем какая-либо другая планета. Но плотная,

облачная атмосфера не позволяет непосредственно видеть ее поверхность.

Снимки, сделанные с помощью радара, демонстрируют очень большое

разнообразие кратеров, вулканов и гор. Температура поверхности достаточно

высока, чтобы расплавить свинец, а когда-то на этой планете, возможно,

имелись обширные океаны.

Венера – вторая от Солнца планета, имеющая почти круговую орбиту, которую

она обходит за 255 земных суток на расстоянии 108 млн. км от Солнца.

Поворот вокруг оси Венера совершает за 243 земных дня – максимальное время

среди всех планет. Вокруг своей оси Венера вращается в обратную сторону, то

есть в направлении, противоположном движению по орбите. Такое медленное, и

притом обратное, вращение означает, что если смотреть с Венеры, солнце

восходит и заходит всего лишь два раза за год, поскольку венерианские сутки

равны 117 нашим. Венера подходит к Земле на расстояние 45 млн. км – ближе,

чем любая другая планета.

По своим размерам Венера лишь немного меньше Земли, и масса у нее почти

такая же. По этим причинам Венеру иногда называют близнецом или сестрой

Земли. Однако поверхность и атмосфера этих планет совершенно различны. На

Земле есть реки, озера, океаны и атмосфера, которой мы дышим. Венера –

обжигающе горячая планета с плотной атмосферой, которая была бы губительной

для человека.

Атмосфера Венеры крайне жаркая и сухая. Температура на поверхности

достигает своего максимума примерно у отметки 480(С. В атмосфере Венеры

содержится примерно в 105 раз больше газа, чем в атмосфере Земли. Давление

этой атмосферы у поверхности очень велико, в 95 раз выше, чем на Земле.

Космические корабли приходится конструировать так, чтобы они выдерживали

сокрушительную, раздавливающую силу атмосферы. В 1970 первый космический

корабль, прибывший на Венеру, смог выдержать страшную жару лишь около часа

– этого как раз хватило, чтобы послать на Землю данные об условиях на

поверхности. Российские летательные аппараты, совершившие посадку на Венеру

в 1982 году, послали на Землю цветные фотографии с изображением острых

скал.

Благодаря парниковому эффекту, на Венере стоит ужасная жара. Атмосфера,

представляющая из себя плотное одеяло из углекислого газа, удерживает

тепло, пришедшее от Солнца. В результате скапливается такое количество

тепловой энергии, что температура атмосферы гораздо выше, чем в духовке. На

Земле, где количество углекислого газа в атмосфере невелико, природный

парниковый эффект повышает температуру на 30(С. а на Венере парниковый

эффект поднимает температуру еще на 400(. Изучая физические последствия

сильнейшего парникового эффекта на Венере, мы хорошо представляем те

результаты, к которым может привести накапливание излишков тепла на Земле,

вызываемое растущей концентрацией углекислого газа в атмосфере из-за

сжигания ископаемого топлива – угля и нефти.

4,5 миллиарда лет назад, когда Земля только сформировалась, она тоже

имела очень плотную атмосферу из углекислого газа – точно так же, как и

Венера. Этот газ, однако, растворяется в воде. Земля была не такой горячей,

как Венера, поскольку она дальше от Солнца; в результате дожди вымывали

углекислый газ из атмосферы и направляли его в океаны. Из раковин и костей

морских животных возникали горные породы, такие, как мел и известняк, в

состав которых входит углерод и кислород. Кроме того, углекислый газ

извлекался из атмосферы нашей планеты и при образовании угля и нефти.

В атмосфере Венеры не очень много воды, а вследствие парникового эффекта

температура атмосферы превышает точку кипения воды вплоть до высоты около

50 км. Возможно, когда-то в прошлом на Венере были океаны, но если и были,

они давно уже выкипели.

Поверхность Венеры покрыта сотнями тысяч вулканов. Есть несколько очень

больших: высотой 3 км и шириной 500 км. Но большая часть вулканов имеет 2-3

км в поперечнике и около 100 м в высоту. Излияние лавы на Венере происходит

значительно дольше, чем на Земле. Венера слишком горяча для того, чтобы там

были лед, дожди или бури, поэтому там не происходит существенных

атмосферных воздействий (выветривания). А значит, вулканы и кратеры почти

не изменились с тех пор, как они образовались миллионы лет назад. На

фотографиях Венеры, сделанных с «Магеллана» (1990), мы видим такой древний

ландшафт, какого не увидишь на Земле, - и все-таки он моложе, чем на многих

других планетах и лунах.

По-видимому, Венера покрыта твердыми породами. Под ними циркулирует

раскаленная лава, вызывающая напряжение тонкого поверхностного слоя. Лава

постоянно извергается из отверстий и разрывов в твердых породах. Кроме

того, вулканы все время выбрасывают струи мелких капелек серной кислоты. В

некоторых местах густая лава, постепенно сочась, скапливается в виде

огромных луж шириной до 25 км. В других местах громадные пузыри лавы

образуют на поверхности купола, которые затем опадают.

На Земле геологам не просто выяснить историю нашей планеты, поскольку под

действием ветра и дождя горы и долины постоянно подвергаются эрозии. Венера

очень интересует ученых по той причине, что ее поверхность подобна древним

ископаемым пластам. Детали ее ландшафта, обнаруженные «Магелланом», имеют

возраст в сотни миллионов лет.

Вулканы и потоки лавы сохраняются в неизменном виде на этой сухой

планете, мир которой – ближайший к нашему.

Марс

Поверхность Марса, подобно поверхности Земли, изменялась под действием

погодных факторов, воды и льда. В этом ныне сухом мире когда-то, возможно,

текли реки. Над пустынным ландшафтом громоздятся колоссальные вулканы,

самые большие во всей Солнечной системе. В тех местах, где поверхность дала

трещины, расстилаются широкие долины. Как и на Луне, на Марсе имеется

множество кратеров. Эти очертания поверхности сформировались в древние

времена, около 3,8 млрд лет назад, когда поверхность лун и планет

подвергалась бомбардировке метеоритами.

Марс – это следующая за Землей планета, если считать от Солнца, и

единственный, кроме Луны, космический мир, которого уже можно достичь при

помощи современных ракет. Для космонавтов это путешествие длинной в 4 г.

могло бы явиться следующим рубежом в исследовании космического

пространства.

Сила тяжести на Марсе составляет две пятых земной. Красная планета имеет

тонкий слой разреженной атмосферы, состоящей в основном из углекислого газа

с чуть заметной примесью кислорода и воды. Марс проходит по своей орбите

вокруг Солнца за два наших года. Времена года на Марсе очень похожи на

земные. В зимние периоды астрономы наблюдают ледяные шапки, образующиеся в

северном и южном полушариях. А летом пыльные бури поднимают сильнейшие

пыльные бури по всей планете.

Отчасти Марс похож на Землю, но на нем значительно холоднее. Возможность

жизни на Марсе давно уже пленяла воображение людей. В 1897 г. английский

писатель Г. Дж. Уэллс написал роман «Война миров», где высказывалось

предположение о существовании марсиан и о возможности захвата ими Земли.

Уэллс написал свою книгу под впечатлением созданных несколькими астрономами

схематических карт Марса, на которых четко прослеживались прямые линии,

пересекающие всю планету. В 1980-х во Флагстафе, Аризона (США), Персиваль

Лоуэлл создал целую серию рисунков Марса, на которых были видны

многочисленные тонкие прямые линии. В то время высказывалось предположение,

что эти линии являются каналами, которые используются для транспортировки

воды из полярных областей в засушливые пустыни!

Некоторые из наиболее простых растительных и животных организмов Земли

могли бы выдерживать колебания температуры на Марсе. Летом в полдень на

экваторе температура поверхности может подниматься немного выше точки

замерзания воды. Однако большую часть времени температура поверхности

значительно ниже нуля, и тем не менее климат там не намного более суров,

чем на Аляске или в Антарктиде. В тонком слое атмосферы Марса содержится

много углекислого газа, немного азота и совсем незначительное количество

кислорода и воды. Сходство состава атмосфер Марса и Земли дало некоторым

ученым основание полагать, что на Марсе могут существовать примитивные

формы жизни.

Научно-фантастические описания Марса как планеты, населенную

высокоразвитыми организмами, в 1960-х гг. утратили всякую правдоподобность.

Американский космический зонд «Маринер-4» сделал первые четкие снимки

поверхности крупным планом. На них мы видим безжизненный мир, испещренный

кратерами. В 1975 г. ученые США запустили два космических корабля «Викинг».

Каждый из них нес и орбитальный, и посадочный комплексы, которые

сфотографировали Марс во всех деталях. Почти все, что мы теперь знаем о

Марсе, получено во время этих исследований, продолжавшихся более четырех

лет. Камеры посадочных комплексов «Викингов» не обнаружили никаких

признаков растений или животных, а в ходе химических экспериментов не

удалось найти тех видов молекул, которые имеют отношение к жизни. Однако,

хотя в настоящее время Марс считается почти наверняка безжизненным миром,

без дальнейших исследований мы не можем с уверенностью утверждать, что там

и прежде никогда не существовало примитивных форм жизни.

На Северном и Южных полюсах Марса лежат ледяные шапки. Зимой планета

становится настолько холодной (-100(С), что углекислый газ, находящийся в

его атмосфере, замерзает до твердого состояния, образуя, так называемый

сухой лед. Некоторое количество обычного водяного льда там тоже, возможно,

имеется. В течение Марсианского года, ледяные шапки на полюсах то растут,

то уменьшаются. При замерзании и оттаивании грунта возникли кольцевые

образования, похожие на дюны. Разреженная атмосфера Марса содержит

кристаллы водяного льда, и «Вояджер» заметил в ней редкие облака. Однако

даже если бы вся атмосферная вода выпала на планету в виде дождя, она

покрыла бы ее поверхность слоем всего в 0,01 мм толщиной. Облака над Землей

содержат воду, которая могла бы образовать слой толщиной в несколько

сантиметров.

Сегодня на Марсе нет ни рек, ни морей, но в прошлом, вероятно, их было

очень много. На снимках, сделанных «Викингом», хорошо видны старые русла.

Посреди широких рек, ныне сухих, имеются острова. Глубокие ущелья долины

Маринер и тонкие очертания сухих долин были некогда прорезаны текущей

водой. Ученые считают, что поверхностные воды хранятся в виде захороненных

в грунте ледяных глыб, особенно в полярных областях. Климатические условия,

подобные тем, которые на Земле имеются в зоне тундры, на Марсе, вероятно,

широко распространены.

Марс претерпел значительные климатические изменения. Атмосфера Марса

богата углекислым газом, который должен был удерживать тепло, идущее от

Солнца. Мощные извержения вулканов тоже могли вносить свою лепту в

глобальное разогревание Марса. Многочисленные свидетельства говорят о том,

что в далеком прошлом Марс был более теплой и влажной планетой, на которой,

возможно, имелись условия для возникновения жизни. Однако сегодня на Марсе

температура повсюду ниже точки замерзания воды.

Человечество всегда волновал вопрос о том, есть ли жизнь на Марсе. И

поэтому кульминационным шагом в изучении Марса был проект «Викинг»,

готовившийся более 10 лет.

По словам руководителей проекта, задачей номер один был поиск жизни.

Вообще говоря, информация, которая была собрана о Марсе еще до «Викингов»,

не противоречила возможности существования здесь простейших форм жизни.

Однако уточнение природных условий планеты, которое входило в состав

экспедиции, имело огромное значение не только для решения поставленной

«сверхзадачи».

«Викинги» выполнили множество экспериментов, среди которых одним из

главных было фотографирование марсианской поверхности. Снимки, сделанные с

орбитальных аппаратов и непосредственно с посадочного модуля, содержат

очень ценную информацию. Например, перед выбором места посадки «Викингов»

были тщательно исследованы участки планеты площадью около 4,5 миллиона

квадратных километров. Это позволило получить новые сведения о поверхности

Марса.

С помощью масс-спектрометрического анализа удалось определить химический

и изотопный состав атмосферы Марса. Главный ее компонент – углекислый газ.

Аргона около 1,5 процента, азота около 2 процентов, обнаружены следы

кислорода, озона и окиси углерода.

Эксперименты «Викингов» по поиску жизни на Марсе делятся на две группы.

Первая – анализ проб грунта на присутствие в нем органических молекул.

Эти опыты проводили при помощи бортового хроматомасс-спектрометра весьма

высокой чувствительности: многие соединения выявляются этим прибором даже в

том случае, если присутствуют в пробе в количестве, меньше, чем одна часть

на миллиард.

Он представляет собой хроматографическую разделительную колонку,

соединенную со входом в ионный источник миниатюрного масс-спектрометра.

Начальный участок колонки связан с печкой, в которой сжигаются пробы

марсианского грунта. При сжигании сложных органических соединений обычно

образуются летучие вещества – нитрилы, альдегиды, бензол и другие

достаточно простые продукты. Попадая все вместе в хроматографичекую

колонку, они разделяются по времени выхода из этой колонки, и поэтому масс-

спектрометр анализирует не сложную смесь веществ, а индивидуальные простые

соединения, спектры которых хорошо известны.

Руководители программы «Викинг» исходили из естественного предположения,

что, если жизнь на поверхности марса существует, ей должны сопутствовать

достаточно сложные органические соединения. Действительно, на Земле мы

всегда встречаем продукты деградации и метаболизма микрофлоры, и поэтому

органические остатки на поверхности нашей планеты встречаются практически

повсеместно. Но очень чувствительный прибор на «Викингах» не обнаружил в

грунте никаких органических молекул. Была зафиксирована лишь вода в совсем

малых дозах, 0,1-1 процент.

Казалось, вопрос решен: Марс – биологически мертвая планета. Но тут на

Землю стала поступать информация, получаемая в результате других

экспериментов, чисто биологических. Этих экспериментов было три.

Первый состоял в изучении фотосинтетического усвоения предполагаемой

марсианской микрофлорой меченых молекул углекислоты и окиси углерода (14СО2

и 14СО). Пробы грунта поместили в небольшую камеру. В камере смонтировали

миниатюрный осветитель, имитирующий солнечный свет, а внутрь вместо

марсианского воздуха вводили 14СО2 и 14СО. Авторы этого эксперимента

предполагали, что, если в пробе грунта содержатся микроорганизмы, под

действием солнечного света они могут усваивать 14СО2 и 14СО, включая в

молекулы клеточного вещества радиоуглерод из газовой фазы.

После пребывания на свету образцы грунта нагревали. Сначала при

нагревании и продувке инертным газом удалялись все исходные и

сорбинированные газы. Затем температура повышалась до 600 градусов Цельсия,

и происходило пиролитическое разложение гипотетических марсианских

микроорганизмов, при котором должна была бы выделяться усвоенная ими

углекислота с радиоуглеродом. Для фиксации этого меченного радиоуглерода

служил счетчик радиоактивности, который и зарегистрировал исходный сигнал.

Страницы: 1, 2, 3