Ғалымдар Жерден тыс тіршілікті қалай іздейді

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-16 16:10

Мүмкін ғаламның бір жерінде басқа да қоныстанған әлемдер бар шығар. Бірақ, біз оларды тапқанша, ең төменгі бағдарлама - Жерден тыс өмір, кем дегенде, қандай да бір түрде бар екенін дәлелдеу. Біз бұған қаншалықты жақынбыз?

Соңғы уақытта біз жерүсті тіршіліктің бар екенін «көрсететін» жаңалықтар туралы жиі естиміз. Тек 2020 жылдың қыркүйегінде Венерадағы фосфин газының - микробтар өмірінің ықтимал белгісі - және Марста микробтар да болуы мүмкін тұзды көлдердің табылғаны туралы белгілі болды.

Бірақ соңғы 150 жылда ғарыш зерттеушілері бір емес, бірнеше рет армандаған. Негізгі сұраққа әлі де сенімді жауап жоқ. Немесе бәрібір бар ма, бірақ ғалымдар әдеттен сақтықпен қарайды ма?

Телескоп сызықтары

1870 жылдары итальяндық астроном Джованни Шиапарелли телескоп арқылы Марс бетіндегі ұзын, жіңішке сызықтарды көріп, оларды «арналар» деп жариялады. Ол өзінің ашқан жаңалығы туралы кітапқа «Марс ғаламшарындағы өмір» деген ат қойды. «Марста біздің жер бетіндегі ландшафтты құрайтын суреттерге ұқсас суреттерді көрмеу қиын», - деп жазды ол.

Итальян тілінде canali сөзі табиғи да, жасанды да арналарды білдіреді (ғалымның өзі олардың табиғатына сенімді емес еді), бірақ аударғанда бұл екіұштылықты жоғалтты. Шиапареллидің ізбасарлары құрғақ климатта орасан зор суару қондырғыларын құрған қатал Марс өркениеті туралы анық айтты.

1908 жылы Персивал Лоуэллдің «Марс және оның каналдары» кітабын оқыған Ленин былай деп жазды: «Ғылыми жұмыс. Марстың мекендейтінін, каналдардың техниканың кереметі екенін, ондағы адамдар одан 2/3 есе үлкен болуы керек екенін дәлелдейді. жергілікті халық, оның үстіне діңімен, қауырсынымен немесе аң терісімен жабылған, төрт-алты аяқты.

Н … иә, біздің автор бізді алдап, Марс сұлуларын толық сипаттай отырып, рецепт бойынша болуы керек: «Төменгі шындықтардың қараңғылығы бізге алдауды көтергеннен де қымбат». Лоуэлл миллионер және бұрынғы дипломат болған. Ол астрономияны жақсы көретін және Америкадағы ең озық обсерваториялардың бірін салуға өз ақшасына жұмсады. Марс өмірі тақырыбы әлемдегі ең ірі газеттердің бірінші беттерінен шыққаны Лоуэллдің арқасында болды.

Рас, 19 ғасырдың аяғында көптеген зерттеушілер «каналдардың» ашылуына күмәнданды. Бақылаулар үнемі әртүрлі нәтижелер берді - карталар тіпті Шиапарелли мен Лоул үшін де әртүрлі болды. 1907 жылы биолог Альфред Уоллес Марс бетіндегі температура Лоуэлл болжағаннан әлдеқайда төмен екенін және судың сұйық күйде болуы үшін атмосфералық қысым тым төмен екенін дәлелдеді.

1970 жылдары ғарыштан ғаламшарды фотоға түсірген планетааралық «Маринер-9» станциясы каналдар тарихына нүкте қойды: «каналдар» оптикалық иллюзия болып шықты.

20-ғасырдың екінші жартысынан бастап жоғары деңгейде ұйымдастырылған өмірге деген үміт азайды. Ғарыш аппараттарын пайдаланған зерттеулер көрсеткендей, жақын маңдағы планеталардағы жағдай тіпті Жердегі жағдайға жақын емес: температураның тым күшті төмендеуі, оттегінің белгілері жоқ атмосфера, күшті жел және орасан зор қысым.

Екінші жағынан, Жердегі тіршіліктің дамуын зерттеу ғарыштағы ұқсас процестерді іздеуге қызығушылық тудырды. Өйткені, біз әлі күнге дейін өмірдің қалай және ненің арқасында пайда болғанын білмейміз.

Соңғы жылдары бұл бағытта көптеген іс-шаралар өтті. Негізгі қызығушылық суды, белоктардың тіршілік ету формалары түзе алатын органикалық қосылыстарды, сондай-ақ биосигнатураларды (тірі заттар шығаратын заттар) және метеориттердегі бактериялардың ықтимал іздерін іздеу болып табылады.

Сұйықтықты дәлелдеу

Судың болуы біз білетін тіршіліктің болуының алғы шарты. Су белоктардың белгілі бір түрлері үшін еріткіш және катализатор қызметін атқарады. Ол сондай-ақ химиялық реакциялар мен қоректік заттарды тасымалдау үшін тамаша орта болып табылады. Сонымен қатар, су инфрақызыл сәулелерді сіңіреді, сондықтан ол жылуды сақтай алады - бұл жарықтан біршама алыс орналасқан суық аспан денелері үшін маңызды.

Бақылау деректері судың қатты, сұйық немесе газ тәрізді күйдегі Меркурий полюстерінде, метеориттер мен кометалар ішінде, сондай-ақ Юпитерде, Сатурнда, Уран мен Нептунда бар екенін көрсетеді. Ғалымдар сонымен қатар Юпитердің Еуропа, Ганимед және Каллисто серіктерінің сұйық судан тұратын жер асты мұхиттары бар екенін айтты. Олар оны жұлдыз аралық газда, тіпті жұлдыздардың фотосферасы сияқты керемет жерлерден де тапты.

Бірақ су іздерін зерттеу астробиологтар (жерден тыс биология мамандары) үшін басқа қолайлы жағдайлар болған кезде ғана перспективалы болуы мүмкін. Мысалы, бір Сатурн мен Юпитерде температура, қысым және химиялық құрамы тірі организмдер оларға бейімделу үшін тым экстремалды және өзгермелі.

Тағы бір нәрсе - бізге жақын планеталар. Тіпті бүгінде олар қолайсыз болып көрінсе де, оларда «бұрынғы сән-салтанат қалдықтары» бар шағын оазистер қалуы мүмкін.

2002 жылы «Марс Одиссей» орбиталық аппараты Марс бетінің астынан су мұзының шөгінділерін тапты. Алты жылдан кейін Phoenix зонды полюстен мұз үлгісінен сұйық суды алып, оның алдындағы нәтижелерін растады.

Бұл Марста сұйық су жақында болған (астрономиялық стандарттар бойынша) теориясына сәйкес болды. Кейбір деректерге сәйкес, Қызыл планетада жаңбыр «бар болғаны» 3,5 миллиард жыл бұрын, басқалары бойынша - тіпті 1,25 миллион жыл бұрын жауған.

Алайда бірден кедергі пайда болды: Марс бетіндегі су сұйық күйде болуы мүмкін емес. Төмен атмосфералық қысымда ол бірден қайнап, булана бастайды - немесе қатып қалады. Сондықтан планета бетіндегі белгілі судың көпшілігі мұз күйінде. Ең қызығы жер астында болып жатыр деген үміт болды. Марс астындағы тұзды көлдер туралы гипотеза осылай пайда болды. Ал келесі күні ол растау алды.

Италия ғарыш агенттігінің ғалымдары Марстың полюстерінің бірінде 1,5 шақырымнан астам тереңдікте орналасқан сұйық суы бар төрт көлден тұратын жүйені тапты. Жаңалық радиозондтық мәліметтерді қолдану арқылы жасалды: құрылғы радиотолқындарды планетаның ішкі бөлігіне бағыттайды, ал ғалымдар олардың көрінісі арқылы оның құрамы мен құрылымын анықтайды.

Тұтас көлдер жүйесінің болуы, жұмыс авторларының пікірінше, бұл Марс үшін кәдімгі құбылыс деп болжайды.

Марс көлдеріндегі тұздардың нақты нақты концентрациясы, сондай-ақ олардың құрамы әлі белгісіз. Марс бағдарламасының ғылыми директоры Роберто Оросейдің айтуынша, біз «ондаған пайыздық» тұзы бар өте күшті шешімдер туралы айтып отырмыз.

Жер бетінде жоғары тұздылықты жақсы көретін галофильді микробтар бар, деп түсіндіреді микробиолог Елизавета Бонч-Осмоловская. Олар су-электрлік тепе-теңдікті сақтауға және жасуша құрылымдарын қорғауға көмектесетін заттарды шығарады. Бірақ концентрациясы 30%-ға дейінгі өте тұзды жер асты көлдерінде (шұңқырларда) мұндай микробтар аз.

Оросейдің пікірінше, планетаның бетінде жылы климат пен су болған кезде өмір сүрген және ерте Жерге ұқсайтын жағдайлар Марс көлдерінде қалуы мүмкін.

Бірақ тағы бір кедергі бар: судың өзі. Марс топырағы перхлораттарға - перхлор қышқылының тұздарына бай. Перхлорат ерітінділері қарапайым немесе тіпті теңіз суына қарағанда айтарлықтай төмен температурада қатып қалады. Бірақ мәселе перхлораттар белсенді тотықтырғыштар болып табылады. Олар органикалық молекулалардың ыдырауына ықпал етеді, яғни олар микробтарға зиянды.

Мүмкін біз өмірдің ең қатал жағдайларға бейімделу қабілетін бағаламаймыз. Бірақ мұны дәлелдеу үшін кем дегенде бір тірі жасушаны табу керек.

«Кірпіш» күйдірмей

Жер бетінде тіршілік ететін тіршілік формаларын құрамында көміртегі бар күрделі органикалық молекулаларсыз елестету мүмкін емес. Әрбір көміртек атомы бір уақытта басқа атомдармен төртке дейін байланыс жасай алады, нәтижесінде қосылыстардың орасан зор байлығы пайда болады. Көміртек «қаңқасы» барлық органикалық заттардың, соның ішінде белоктардың, полисахаридтердің және нуклеин қышқылдарының негізінде болады, олар тіршіліктің ең маңызды «құрылыс материалы» болып саналады.

Панспермия гипотезасы өмірдің қарапайым нысандарында Жерге ғарыштан келгенін растайды. Жұлдызаралық кеңістікте күрделі молекулаларды жинақтауға мүмкіндік беретін жағдайлар пайда болды.

Мүмкін жасуша түрінде емес, қарапайым жолмен көбейе алатын және молекуланың тіршілігіне қажетті ақпаратты кодтай алатын протогеномның бір түрі - нуклеотидтер түрінде болуы мүмкін.

Алғаш рет мұндай тұжырымдар үшін негіз 50 жыл бұрын пайда болды. 1969 жылы Австралияда құлаған Марчисон метеоритінің ішінен урацил мен ксантин молекулалары табылды. Бұл нуклеотидтер түзуге қабілетті азотты негіздер, олардан нуклеин қышқылының полимерлері – ДНҚ және РНҚ – қазірдің өзінде түзілген.

Ғалымдардың міндеті - бұл табылғандар жердегі ластанудың салдары ме, құлағаннан кейін немесе жерден тыс жерде пайда болғанын анықтау болды. Ал 2008 жылы радиокөміртекті әдісті қолдана отырып, урацил мен ксантиннің шынымен де метеорит Жерге құлағанға дейін пайда болғанын анықтауға болады.

Енді Маркисонда және соған ұқсас метеориттерде (оларды көміртекті хондриттер деп атайды) ғалымдар ДНҚ да, РНҚ да құрылатын негіздердің барлық түрлерін тапты: күрделі қанттар, соның ішінде рибоза мен дезоксирибоза, әртүрлі амин қышқылдары, соның ішінде маңызды май қышқылдары. Оның үстіне органикалық заттардың тікелей кеңістікте түзілетіндігінің белгілері бар.

2016 жылы Еуропалық ғарыш агенттігінің Розетта аппаратының көмегімен Герасименко құйрықты жұлдызының құйрығынан қарапайым амин қышқылы - глициннің, сондай-ақ тіршіліктің пайда болуының маңызды құрамдас бөлігі болып табылатын фосфордың іздері табылды. -Чурюмов.

Бірақ мұндай ашылулар Жерге тіршіліктің қалай әкелінгенін көрсетеді. Ол жер бетіндегі жағдайлардан тыс ұзақ уақыт өмір сүре алады ма және дами алады ма, әлі белгісіз. «Үлкен молекулалар, күрделі молекулалар, біз жердегі органикалық деп жіктейтін едік, оларды тірі тіршілік иелерінің қатысуынсыз ғарышта синтездеуге болады, - дейді астроном Дмитрий Вибе. - Біз жұлдызаралық органикалық заттардың Күн жүйесіне енгенін білеміз және Бірақ содан кейін оған тағы бір нәрсе болды - изотоптық құрам мен симметрия өзгерді ».

Атмосферадағы іздер

Тіршілікті іздеудің тағы бір перспективті жолы биосигнатуралармен немесе биомаркерлермен байланысты. Бұл планетаның атмосферасында немесе топырағында болуы міндетті түрде өмірдің бар екенін көрсететін заттар. Мысалы, жер атмосферасында өсімдіктер мен жасыл балдырлардың қатысуымен өтетін фотосинтез нәтижесінде түзілетін оттегі көп. Сондай-ақ оның құрамында көптеген метан және көмірқышқыл газы бар, олар тыныс алу кезінде газ алмасу процесінде бактериялар мен басқа тірі организмдер шығарады.

Бірақ атмосферада (сондай-ақ суда) метан немесе оттегі іздерін табу әлі шампан ашуға себеп емес. Мысалы, метанды жұлдыз тәрізді заттардың – қоңыр ергежейлілердің атмосферасында да табуға болады.

Ал оттегі күшті ультракүлгін сәулелердің әсерінен су буының ыдырауы нәтижесінде пайда болуы мүмкін. Мұндай жағдайлар температура Цельсий бойынша 230 градусқа жететін GJ 1132b экзопланетасында байқалады. Мұндай жағдайда өмір сүру мүмкін емес.

Газды биосигнатура деп санау үшін оның биогендік шығу тегі дәлелденуі керек, яғни ол тірі ағзалардың әрекетінің нәтижесінде дәл түзілуі керек. Газдардың мұндай шығу тегі, мысалы, олардың атмосферадағы өзгергіштігі арқылы көрсетіледі. Бақылаулар Жердегі метан деңгейінің жыл мезгіліне байланысты өзгеретінін көрсетеді (және тірі заттардың белсенділігі жыл мезгіліне байланысты).

Егер басқа планетада метан атмосферадан жоғалып кетсе, онда ол пайда болады (және бұл, мысалы, бір жыл ішінде жазылуы мүмкін), бұл оны біреудің шығаратынын білдіреді.

Марс қайтадан «тірі» метанның ықтимал көздерінің бірі болып шықты. Оның топырақтағы алғашқы белгілерін 1970 жылдары планетаға органикалық заттарды іздеу мақсатында жіберілген Викинг бағдарламасының құрылғылары анықтады. Метанның хлормен қосылып табылған молекулалары бастапқыда дәлел ретінде алынды. Бірақ 2010 жылы бірқатар зерттеушілер бұл көзқарасты қайта қарады.

Олар Марс топырағында бізге бұрыннан белгілі перхлораттар қыздырылған кезде органикалық заттардың көп бөлігін жойатынын анықтады. Ал викингтерден алынған үлгілер қыздырылды.

Марс атмосферасында метанның іздері алғаш рет 2003 жылы табылды. Бұл табылған Марстың өмір сүру мүмкіндігі туралы әңгімелерді бірден жандандырды. Атмосферадағы бұл газдың кез келген елеулі мөлшері ұзаққа созылмайды, бірақ ультракүлгін сәулелену арқылы жойылады. Ал егер метан ыдырап кетпесе, ғалымдар бұл газдың Қызыл ғаламшарда тұрақты көзі бар деген қорытындыға келген. Дегенмен, ғалымдар нық сенімге ие болмады: алынған мәліметтер табылған метанның дәл осындай «ластану» екенін жоққа шығармайды.

Бірақ Curiosity роверінің бақылаулары 2019 жылы метан деңгейінің қалыптан тыс жоғарылауын тіркеді. Оның үстіне қазір оның концентрациясы 2013 жылы тіркелген газ деңгейінен үш есе жоғары екені белгілі болды. Содан кейін одан да жұмбақ оқиға болды - метан концентрациясы қайтадан фондық мәндерге түсті.

Метан жұмбақтың әлі де біржақты жауабы жоқ. Кейбір нұсқаларға сәйкес, ровер метанның жерасты көзі бар кратердің түбінде орналасуы мүмкін және оның бөлінуі планетаның тектоникалық белсенділігімен байланысты.

Дегенмен, биологиялық белгілер анық емес болуы мүмкін. Мысалы, 2020 жылдың қыркүйегінде Кардифф университетінің тобы Венерада анаэробты бактериялардың метаболизміне қатысатын арнайы фосфор қосылысында фосфин газының іздерін анықтады.

2019 жылы компьютерлік модельдеу фосфиннің тірі ағзалардың белсенділігінің нәтижесінде ғана қатты ядросы бар планеталарда түзілмейтінін көрсетті. Венерадан табылған фосфиннің мөлшері бұл қате немесе кездейсоқ қоспа емес екенін дәлелдеді.

Бірақ бірқатар ғалымдар бұл жаңалыққа күмәнмен қарайды. Астробиолог және фосфордың төмендетілген күйлері бойынша сарапшы Мэттью Пасек компьютерлік модельдеуде ескерілмеген кейбір экзотикалық процесс бар деп болжайды. Ол Венерада орын алуы мүмкін еді. Пасек ғалымдар әлі күнге дейін жердегі тіршілік фосфинді қалай шығаратынын және оны ағзалар өндіретінін білмейтінін айтты.

Тасқа көмілген

Марспен қайтадан байланысты өмірдің тағы бір ықтимал белгісі - планетадан алынған үлгілерде тірі тіршілік иелерінің қалдықтарына ұқсас оғаш құрылымдардың болуы. Олардың қатарында ALH84001 марс метеориті бар. Ол шамамен 13 000 жыл бұрын Марстан ұшқан және Антарктидада 1984 жылы геологтар Антарктидадағы Аллан төбелерін (ALH - Аллан төбелерін білдіреді) қарда жүретін кезде тапқан.

Бұл метеориттің екі қасиеті бар. Біріншіден, бұл сол «ылғалды Марс» дәуіріндегі, яғни оның үстінде су болуы мүмкін кездегі тау жыныстарының үлгісі. Екіншісі – одан қазылған биологиялық объектілерді еске түсіретін оғаш құрылымдар табылды. Оның үстіне оларда органикалық заттардың іздері бар екені белгілі болды! Дегенмен, бұл «қазбаланған бактериялардың» жердегі микроорганизмдерге ешқандай қатысы жоқ.

Олар кез келген жердегі жасушалық тіршілік үшін тым кішкентай. Дегенмен, мұндай құрылымдар өмірдің алдыңғыларына нұсқауы мүмкін. 1996 жылы NASA Джонсон орталығының қызметкері Дэвид МакКэй және оның әріптестері метеориттен псевдоморфтар деп аталатындарды тапты - (бұл жағдайда) биологиялық дененің пішініне ұқсайтын ерекше кристалдық құрылымдар.

1996 жылғы хабарландырудан кейін көп ұзамай Аризона университетінің планета ғалымы Тимоти Свиндл ғылыми қауымдастықтың бұл мәлімдемелерге қалай қарайтынын білу үшін 100-ден астам ғалымдар арасында бейресми сауалнама жүргізді.

Көптеген ғалымдар МакКэй тобының мәлімдемелеріне күмәнмен қарады. Атап айтқанда, бірқатар зерттеушілер бұл қосындылар вулкандық процестердің нәтижесінде пайда болуы мүмкін деп санайды. Тағы бір қарсылық құрылымдардың өте кішкентай (нанометрлік) өлшемдеріне қатысты болды. Дегенмен, жақтаушылар бұл жерде нанобактериялар табылды деп қарсылық білдірді. Қазіргі заманғы наобактериялардың ALH84001 объектілерінен түбегейлі айырмашылығын көрсететін жұмыс бар.

Пікірталас Венера фосфині жағдайындағы сияқты тығырыққа тірелді: бізде мұндай құрылымдардың қалай пайда болатыны туралы әлі де аз түсінік бар. Ұқсастық кездейсоқтық емес екеніне ешкім кепілдік бере алмайды. Оның үстіне жер бетінде керит сияқты кристалдар бар, оларды тіпті қарапайым микробтардың (жаман зерттелген нанобактерияларды айтпағанда) «қазбаланған» қалдықтарынан айыру қиын.

Жерден тыс тіршілікті іздеу өз көлеңкеңнің артынан жүгірумен бірдей. Жауап алдымызда тұрған сияқты, тек жақындау керек. Бірақ ол жаңа қиындықтар мен ескертпелерге ие болып, алыстап барады. Ғылым осылай жұмыс істейді - «жалған позитивтерді» жою арқылы. Спектрлік талдау қате орындалса ше? Марстағы метан жай ғана жергілікті аномалия болса ше? Бактерияларға ұқсайтын құрылымдар тек табиғаттың ойыны болса ше? Барлық күмәнді толығымен жоққа шығаруға болмайды.

Тіршілік ошақтары Әлемде үнемі пайда болуы әбден мүмкін - мұнда және онда. Ал біз телескоптарымыз бен спектрометрлерімізбен кездесуге әрқашан кешігіп қаламыз. Немесе, керісінше, тым ерте жетеміз. Бірақ егер сіз Коперник принципіне сенетін болсаңыз, ол бүкіл Әлем біртекті және жердегі процестер басқа жерде жүруі керек, ерте ме, кеш пе, біз қиылысамыз. Бұл уақыт пен технология мәселесі.