Какие внеземные формы жизни допускает наука?

Этот вопрос привлекал внимание человечества задолго до того, как появились летописи. Какая жизнь существует вне этого маленького шарика, который мы называем Землей? Говорим ли мы о богах Олимпа или клингонах из сериала «Звёздный путь», эта тема постоянно поднималась на протяжении всей истории человечества.

Поскольку наука с каждым годом всё более расширяет наши познания о Вселенной, мы находимся в ожидании новостей о том, что будет найдена внеземная жизнь. Но что, если мы до сих пор искали её вовсе не в тех местах?

Наука предполагает возможность существования многих парадоксальных форм жизни. Хотя на Земле они невозможны, они вполне могут существовать в других областях Вселенной. Итак, отбросив дальнейшие церемонии, познакомьтесь с внеземными формами жизни, существование которых вполне допустимо.

Жизнь на основе кремния

Кремний является химическим элементом, структура и свойства которого очень похожи на свойства углерода – элемента, на котором основана большая часть жизни на Земле. Важной составляющей той жизни, которую мы знаем, является способность углерода образовывать сложные цепочки из атомов и молекул, которые могут быть достаточно длинными, чтобы нести в себе биологические программы, такие как ДНК.

Кремний, который широко используется в компьютерных чипах, является веществом, наиболее приспособленным к созданию собственной интеллектуальной системы, похожей на человеческую. При соответствующих обстоятельствах из него могла бы сформироваться собственная версия ДНК.

Кроме того, на Земле есть примеры организмов, использующих кремний для создания биологических структур, особенно это касается водорослей, называемых диатомовыми. На их долю приходится более шести миллиардов тонн кремния, находящегося в океанах Земли, а также производство почти 20 процентов кислорода на нашей планете.

Поэтому вполне вероятно, что на других планетах могут существовать ранние формы жизни на основе кремния, которые пока заполняют атмосферу планет кислородом, готовя их к более продвинутым формам жизни в дальнейшем.

Жизнь на основе мышьяка

Кажется нелогичным, что один из самых известных на Земле ядов может служить основой для формирования жизни, однако наука предполагает, что мышьяк вполне может быть составляющей сложных биомолекул.

Предположения о возможности форм жизни на основе мышьяка базируются на его химическом сходстве с фосфором, являющимся основной частью ДНК в земной жизни. Некоторые исследования предполагают, что мышьяк, возможно, когда-то был частью ДНК ранних земных организмов, выполняя те функции в ДНК, которые сейчас выполняет фосфор.

В эпоху зарождения жизни, когда микробы ещё не могли вытягивать фосфор из горных пород в океане, мышьяк был гораздо доступнее для организмов, живших вблизи океанических гидротермальных источников.

Данные говорят о том, что хотя для развитых организмов фосфор является более эффективным химическим веществом, чем ядовитый мышьяк, вероятно, мышьяк вполне подходил для ранних простейших форм жизни. В глубинах инопланетных океанов могут скрываться организмы, созданные из этого вещества.

Аммиачные формы жизни

Вода является неотъемлемой частью всей земной жизни. Наши организмы используют эту жидкость в качестве растворителя, который необходим практически для всех химических реакций, в ходе которых выделяется энергия и обеспечивается функционирование всех органов. Это верно как для людей, так и для самых мелких микробов.

Но возможна ли альтернатива воде? Современная наука предполагает, что да.

Чтобы организмы могли жить в веществе, отличном от воды, необходимо, чтобы это вещество пребывало в температурном диапазоне, при котором оно будет жидким, или находилось на планете с небольшими изменениями температуры в течение всего года. Вода существует в жидкой форме от 0 градусов Цельсия до 100 градусов, то есть её диапазон –¬¬ 100 градусов Цельсия.

Аммиак является жидкостью при температуре от -77,7 градусов Цельсия до -33,3 градусов Цельсия, то есть имеет относительно большой диапазон в 44,4 градуса Цельсия. Может показаться, что такие температуры были бы слишком холодными, чтобы поддерживать жизнь, но вполне вероятно, что необходимые для жизни реакции и процессы могли бы существовать, хотя и протекали бы с более медленной скоростью.

Таким образом, организмы, использующие в качестве химического растворителя вместо воды аммиак, вероятно, будут жить дольше, но развиваться будут медленнее, чем при жизни на водной основе.

Метановая жизнь

Существуют миры, в которых метан гораздо более распространён, чем вода. Ярким примером является спутник Сатурна, Титан.

Согласно компьютерной модели, жизнь, основанная на метане, могла бы существовать в очень холодных районах, а также в тех регионах, где нет кислорода. Модель показала, что может быть сконструирована клеточная стенка, которая будет работать в жидком метане при температуре -180 градусов по Цельсию.

Учитывая, что клеточные мембраны способны создаваться с молекулами азота, углерода и водорода, которые, как известно, существуют в океанах Титана, эта функция означает, что простейшие организмы могут существовать в холодных глубинах метановых океанов.

Как и в случае с организмами на основе аммиака, жизнь в метановых океанах в силу своей природы будет развиваться гораздо медленнее, чем жизнь на Земле. Замедление процесса обмена веществ и, как следствие, эволюции в целом, будет вызвано холодными температурами, необходимыми для поддержания океанов жидкими.

Углеродные формы жизни

Углеродные формы жизни – это единственный тип жизни, о котором мы кое-что знаем точно, поскольку сами к нему относимся. Мы уверены, что возможно существование сотен планет в потенциально обитаемых зонах их звёзд. Эти планеты смогут поддерживать жизнь такой, какой мы её знаем, с помощью кислорода, жидкой воды и тех химических веществ и реакций, которые присутствуют в нашей жизни.

Кроме того, жизнь на основе углерода является единственным типом, в существовании которого мы твёрдо уверены, поскольку об этом свидетельствует наша собственная планета.

Нельзя сказать, что основанная на углероде жизнь на других планетах будет выглядеть точно так же, как на Земле. В результате эволюции внеземная жизнь, основанная на углероде, может принять совершенно иную форму, адаптируясь к окружающей среде.

Достаточно взглянуть на огромное количество форм жизни, которые существуют на Земле. Они есть повсюду: от холодных океанов до кратеров действующих вулканов и линий разломов. Существование организмов на Земле в таких экстремальных условиях является доказательством того, что этот вид жизни вполне может существовать на самых разных планетах, включая те, которые мы считаем непригодными для жизни людей.

Гибридная жизнь

Если гипотетически возможно развитие организмов на совершенно иной, чем на Земле, основе, то почему бы не существовать нескольким типам жизни одновременно? Например, жизнь может основываться в первую очередь на кремнии, но содержать элементы из углерода или мышьяка и использовать аммиак в качестве растворителя.

Как уже упоминалось ранее, некоторые формы жизни на Земле включают кремниевые структуры в свои клетки. Так почему бы не сделать шаг вперёд? Если организм эволюционировал на планете с относительным изобилием множества элементов, которые могли бы использоваться в жизненных процессах, почему бы не взять сразу два элемента и не превратить их в составное целое?

Кремний и углерод могут связываться друг с другом, также как кремний и кислород, углерод и кислород, а также кремний и фтор. Таким образом, эти молекулы могут вступать в реакции и образовывать сложные цепочки, которые будут хранить и передавать информацию аналогично ДНК.

Кроме того, вполне возможно, что у планеты будет биосфера с подмножеством существ, которые используют в качестве своей основы такой элемент, как углерод, и другое подмножество, которое использует другой элемент, например кремний. То есть биосфера будет существовать не из тех организмов, которые используют одновременно два элемента, а из двух разных форм жизни.

Плазменные формы жизни

Это та форма, которая кажется чем-то из области научной фантастики.

Моделируя условия, которые возможны в космосе, исследование, проведенное в 2007 году, показало, что плазма и пыль могут функционировать таким образом, что это может считаться жизнью. Они могут даже образовывать микроскопические двойные спирали из твёрдых частиц через поляризацию плазмы и пыли. Знакомо звучит?

Ещё более любопытно, что эти нити могут подвергаться изменениям, таким, которые свойственны органическим молекулам, в частности, ДНК. Они могут делиться, копироваться и даже развиваться, так как менее стабильные нити распадаются, а более устойчивые остаются.

Эти формы жизни могут существовать в виде леденящих душу существ, образованных из неорганических материалов в пустотах между звёздами внутри массивных пылевых облаков или в плазменных или пылевых кольцах, окружающих звёзды. Благодаря продолжению эволюции вполне возможно, что такие облака когда-нибудь обретут чувства.

Жизнь в небесах

Хотя в настоящее время наука не предполагает, что сами звёзды или галактики могут образовывать жизнь, возможно, что жизнь с органическими соединениями может формироваться вне родной планеты, с помощью соседних звёзд и звёздных структур.

Благодаря Большой антенной решётке миллиметрового диапазона, расположенной в чилийской пустыне Атакама, были обнаружены органические соединения в Большом Магеллановом Облаке, галактике-спутнике нашего Млечного Пути. Сложные органические молекулы, такие как метанол, диметиловый эфир и метилформиат, которые необходимы для органической жизни, были обнаружены в двух туманностях Большого Магелланового Облака.

Это говорит о том, что с учётом времени и подходящих обстоятельств эти соединения могут в конечном итоге превратиться в самовоспроизводящиеся молекулы, которые станут основой жизни в таких туманностях. Позже они могли бы создать более сложные биологические структуры. Поскольку они развивались бы без такой основной для Земли функции, как гравитация, мы понятия не имеем, как могли бы выглядеть эти существа.

Панспермия

Популярная теория гласит, что жизнь распространяется по Вселенной посредством переноса с населённых планет под каким-то сильным воздействием. Эта теория утверждает, что жизнь может распространяться вместе с космической пылью, мусором, астероидами и кометами, содержащими микроорганизмы с других планет.

Чтобы панспермия была возможной, организмы должны быть в состоянии выдерживать интенсивные воздействия и чрезвычайно высокие и холодные температуры в течение продолжительных периодов времени. Это связано с силами, формирующими астероид, жаром от трения с атмосферой планеты и продолжительностью перемещения в космосе – потенциально это тысячи или миллионы лет.

Организмы с такими свойствами уже есть на Земле. Это экстремофилы, которые могут противостоять сильному холоду и жаре, а также ультрафиолетовому излучению и интенсивным воздействиям. Хотя они являются одними из самых простейших известных форм жизни, они обладают беспрецедентной способностью выживать в условиях, которые убили бы большинство других организмов.

Таким образом, вполне вероятно, что жизнь могла распространиться по всей Вселенной с помощью астероидов, переносящих экстремофилы на другие планеты.

Но даже если бы жизнь появилась благодаря экстремофилам, занесённым с другой планеты, из-за слишком простой природы этих организмов маловероятно, что они смогут развиться в нечто, похожее на более сложные существа, обитавшие на изначальной планете. Это связано с тем, что для выживания на двух разных планетах могут быть необходимы разные свойства.

Мы одни

К сожалению, вполне возможно, что мы единственная планета во Вселенной, на которой есть жизнь. Из-за огромного пространства и ограничений, которые скорость света накладывает на межгалактические путешествия, для нас может оказаться невозможным когда-либо обнаружить другую жизнь или даже определить, существует ли она вообще. В наблюдаемой Вселенной мы не нашли никаких конкретных доказательств существования жизни в настоящем и прошлом.

Нашей Вселенной всего около 13,8 миллиардов лет. Хотя это может показаться долгим периодом времени, у нас нет никакого способа узнать, сколько лет просуществует Вселенная. Возможно, мы являемся первой планетой, на которой развивается жизнь, и в будущем многие другие последуют её примеру.

По нашим оценкам, тепловая смерть Вселенной (состояние, в котором больше не будет свободной тепловой энергии) наступит в интервале от 1 до 100 триллионов лет. В худшем случае мы находимся всего в 1,38 процента от ожидаемой продолжительности жизни Вселенной. В лучшем случае мы прошли около 0,01 процента пути. Это оставляет ещё много времени для развития жизни.

Тем не менее, мы не можем не задаться вопросом, будут ли наши сигналы когда-нибудь кем-то или чем-то услышаны, или они будут просто вечно нестись сквозь холодную пустоту космоса.