Что считается необходимым фактором для поддержания органической жизни
Что необходимо для возникновения жизни?
Астрономы и астробиологи часто пытаются понять, могут ли условия на найденных ими экзопланетах способствовать поддержанию жизни. В их распоряжении в качестве примера есть только наша Земля. И поэтому их работа в значительной мере представляет собой поиск похожих на Землю экзопланет. Особенно их интересуют те из них, которые могут иметь жидкую воду на поверхности.
Обитаемая зона
Это область вокруг звезды, находящаяся в которой планета, вращающаяся вокруг нее, может иметь на поверхности жидкую воду.
Ключевую роль в параметрах обитаемой зоны играет расстояние от планеты до ее звезды. Но и различные другие критерии тоже должны быть приняты во внимание. Звезда системы должна оставаться стабильной достаточно долгое время. Планета должна обладать достаточно плотной атмосферой, чтобы удерживать воду. Звездная система, в которой находится планета, должна иметь какой-то источник воды. Ведь до сих пор остается загадкой, откуда родом океаны Земли. На таком расстоянии от Солнца ее не должно быть в таком количестве. Наконец, планета должна обладать магнитосферой, которая будет защищать планету от солнечной радиации. Которая может поставить под угрозу устойчивость атмосферы и воды на планете.
Галактическая Обитаемая Зона
Место звездной системы ее в галактике также очень важно. Звезда должна находиться достаточно близко к центру галактики. Потому что находящиеся в этой области звезды, как правило, содержат много тяжелых элементов. Но при этом не слишком близко. Потому что там слишком много опасной радиации и мощных гравитационных сил.
Почему именно вода?
Вы можете спросить — почему инопланетная жизнь так сильно зависят от наличия воды? Чтобы понять это, обратимся к биохимии.
Все сложные многоклеточные организмы имеют сложный обмен веществ. Эти реакции позволяют использовать энергию и избавляться от отходов. Это справедливо для любых форм жизни на Земле. Поэтому представляется разумным предположить, что это правило также применимо и к инопланетным формам жизни. Все биохимические реакции происходят в жидком «растворителе». И здесь, на Земле, этим растворителем является вода.
Ну хорошо, скажете вы. Воды на нашей планете много. Но почему ее должно быть много на какой-то другой планете? Для этого нам необходимо учесть законы вероятности. Химическое соединение, которое будет работать в качестве растворителя, вероятно будет образовано из самых распространенных элементов во Вселенной. Наиболее распространенным в космосе элементами являются водород, гелий, кислород, неон, азот, углерод, кремний, магний, железо, сера и так далее. По уменьшению количества.
Два элемента, необходимые для производства воды — это водород и кислород. И их в космосе очень много. И поэтому можно предположить, что любая форма жизни, скорее всего, будет использовать воду для своей биохимии. Поэтому ученые и делают акцент на поисках жидкой воды на экзопланетах.
И все же. Есть ли альтернатива воде?
В принципе, в других местах Галактики вполне могут существовать формы жизни, которые имеют биохимию, основанную на этих растворителях. Но, с точки зрения универсальности, вода несомненно превосходит их. Она остается наиболее вероятным растворителем и для инопланетной жизни.
А как насчет атмосферы?
Какая атмосфера необходима для инопланетной жизни? Будут ли инопланетяне дышать кислородом, как и мы?
Удивительно, но ответ — «да»! Биохимия жизни на Земле подтверждает, что кислород является лучшим элементом для создания огромного количества энергии при обмене веществ. Эта энергия очень важна для развития жизненных форм, которые со временем становятся все сложнее и сложнее, развивают технологии и строят цивилизации.
Наблюдения показали, что некоторые формы жизни, которые не используют кислород, не могут производить достаточного количества энергии для развития сложности. Поэтому вполне вероятно, что инопланетная форма жизни будет дышать таким же воздухом, что и люди.
Альтернативные условия для инопланетной жизни
Примитивная инопланетная жизнь вполне может существовать в таких условиях. Но вопрос о том, будет ли у нее потенциал для развития интеллекта и технологий? Ведь энергетика биохимии будет совсем иная.
Астрономия
Лучшие условия по продуктам Тинькофф по этой ссылке
Дарим 500 ₽ на баланс сим-карты и 1000 ₽ при сохранении номера
. 500 руб. на счет при заказе сим-карты по этой ссылке
Лучшие условия по продуктам
ТИНЬКОФФ по данной ссылке
План урока:
Развитие представлений о существовании жизни вне Земли
Первые представления о существовании жизни вне Земли возникли еще в древние времена. Свои предположения о развитии других миров древние мыслители объясняли масштабами Вселенной. За многие столетия идея о множестве иных миров существенно трансформировалась и приобрела более конкретный характер. Сейчас к основным аргументам проблемы существования жизни вне Земли относят:
На сегодняшний день проблема поиска жизни вне Земли остается актуальной, ученые так и не смогли привести ни одного конкретного доказательства о существовании внеземного разума. С одной стороны продолжаются разработки в сфере межзвездной связи, часть из которых уже реализуется, а часть – только в перспективе. Со второй же стороны, все полученные результаты являются отрицательными, что вызывает сомнения в вопросе:существует ли вообще жизнь вне Земли.
За всю историю поиска жизни вне Земли нельзя сказать, что ученые исследовали огромное количество звезд в широком диапазоне. Но и нет вероятности, что один из экспериментов принесет положительные результаты и внеземные цивилизации все-таки будут найдены.
Какие условия необходимы для развития жизни
Существует три основных условия, необходимых для развития жизни вне Земли:
К числу других условий, необходимых для жизни вне Земли, относится внешняя энергия. Это может быть энергия ультрафиолетовой радиации, космических лучей или электрических разрядов. Она просто необходима для последующего развития живых организмов.
В свое время благоприятная среда для развития жизни сложились на Земном шаре. А так как эти условия сформировались естественным путем, во время эволюции нашей планеты, есть вероятность полагать, что они смогли возникнуть и на других планетах, схожих с Землей.
А.И.Опарин предполагает, что простейшие формы жизни на Земном шаре появились, когда планету покрывал сплошной океан. Тогда в результате соединения водорода с углеродом образовались самые простые органические соединения. Дальше молекулы этих соединений начали объединяться и укрупняться, что привело к формированию более сложного раствора органических веществ. На последней стадии зарождения жизни выделились комплексы молекул, что и стало началом развития земных живых организмов.
Эволюция жизни на Земле
Ученые определили, что в основе формирования земного типа живых организмов лежат соединения углерода. Дело в том, что этот элемент широко распространен и в космическом пространстве. Его нашли в газовых оболочках других планет Солнечной системы, в звездных атмосферах, кометах и даже в межзвездной материи.
Поиск жизни на планетах Солнечной системы
Еще несколько столетий назад ученые предполагали, что жизнь вне Земли, на других планетах Солнечной системы, вполне вероятна. До того, как были изобретены телескопы, считалось, что Марс заселяют живые организмы (инопланетяне), а под облаками Венеры растет настоящий тропический лес. Со временем все эти предположения оказались мифом. Это было неоднократно доказано благодаря зондам и орбитальным обсерваториям.
Однако исследования в этой области также позволяют предполагать о существовании предпосылок к возникновению жизни в пределах нашей Солнечной системы. Объекты, которые могут быть пригодными для развития живых организмов, должны обладать определенными свойствами:
Рассмотрим, на каких объектах Солнечной системы гипотетически созданы условия для жизни вне Земли.
Красная планета имеет множество схожих физических параметров с Землей. Поверхность Марса твердая, его диаметр в 2 раза меньше земного, а сутки всего на 39 минут больше чем на Земном шаре. Угол наклона оси в 25 0 способствует смене времен года. Если посмотреть на марсианский рельеф, то можно увидеть множество образований, по форме напоминающих засохшие русла рек и озера.
Марсоходы во время исследования грунта определили, что под поверхностью есть лед. Также там были обнаружены минералы, в образовании которых принимает участие вода. По мнению ученых примерно 3,5 млрд. лет назад планету покрывала вода в жидком состоянии и у нее была атмосфера. После того, как ядро остыло, магнитное поле утратило свою силу. Слой атмосферы со временем развеялся солнечным ветром. Вода, которая не может существовать без защиты атмосферы, испарилась, а на ее месте остались залежи гипса и лед в глубоких слоях почвы.
Северный полюс на Марсе
Европа
В число кандидатов для поиска жизни и разума вне Земли также входит спутник Юпитера – Европа. По размерам он немного меньше Луны. В атмосфере спутника содержится большое количество молекулярного кислорода. А его поверхность покрывает ледяная оболочка, под ней находится настоящий океан жидкой воды. Толщина льда варьируется от 4 до 100 км, а глубина океана может достигать даже более 100 км. Данный факт говорит, что на Европе жидкости в разы больше, чем на Земном шаре.
В течение нескольких лет Юпитер и его спутники изучал зонд «Галилео», что позволило доказать наличие жидкой воды на Европе. Иногда снимки Хаббла показывают выбросы водяного пара на поверхности.
Но можно ли при таких условиях говорить о возможности зарождения жизни. Вода на спутнике теплая и соленая. Энергия есть. Однако солнечного света недостаточно. Но для бактерий солнечный свет особо и не нужен. Им вполне достаточно энергии химических процессов, например, окисление серы и железа.
К сожалению, исследовать жидкий океан на Европе невозможно. Чтобы пробурить лед, толщиной 4 км в Антарктиде, специалистам потребовалось несколько десятков лет. Так это в земных условиях. Сделать подобное на расстоянии в 780 млн. км. от Земного шара будет гораздо проблематичней. Кроме этого, погружаясь в океан, нужно быть уверенным, что мы не занесем в него бактерии с нашей планеты.
Более реалистично выглядит картина, если ученым удастся погрузиться в океан через трещину или пролететь над выбросом водяного пара. Для этого первоначально нужно сделать радарные карты, провести массу расчетов и исследований, отправить к Европе несколько разведывательных миссий.
Энцелард
Титан
Крупнейший спутник Сатурна также считается хорошим кандидатом для зарождения жизни вне Земли. Его диаметр немного больше Меркурия, а масса в 2 раза превышает массу Луны. В его атмосфере большая концентрация азота. Поверхностный слой спутника покрывают реки, озера и океаны из метана и этана. Значительное количество органических соединений под плотным слоем атмосферы может привести к формированию азотных оснований, которые входят в состав РНК и ДНК. Ученые считают, что именно эти основания легли в основу зарождения жизни на Земном шаре.
Современные возможности для связи с иными цивилизациями
На современном уровне развития научно-технического прогресса установить непосредственный контакт с иными цивилизациями (если таковы имеются вообще) невозможно из-за огромных расстояний. Чтобы добраться до ближайшей звезды потребуется 40 тысяч лет и то не факт, что около нее будут обнаружены какие-то следы жизни. Расстояние с другими звездами в десятки, а то и тысячи раз больше.
Однако ученые не исключают возможность установить контакт на расстоянии, используя различные сигналы и приемники. Специалисты уже неоднократно пытались послать в космос сигнал, который смогли бы принять и расшифровать на других планетных системах.
На Земле для беспроводных связей всегда использовалось радио. Именно поэтому основные поиски внеземных цивилизаций происходят в радиодиапазоне. В последние несколько лет специалисты пытаются поймать лазерный сигнал в оптическом диапазоне. На малых расстояниях лазерная связь может передавать большое количество информации за короткий промежуток времени. Если же расстояние большое, то луч приходится пропускать через оптико-волоконный кабель.
Внеземные цивилизации ученые пытаются отыскать параллельно с решением других астрономических задач – изучением нейтронных звезд, черных дыр, то есть, не отрывая телескопы от их основных целей. Даже, если однажды инопланетяне и смогут поймать земной сигнал, то останется вопрос, смогут ли они его расшифровать. Ведь вполне вероятно, что иные цивилизации вне Земли могут существенно от нас отличаться и не понять отправленное им послание.
Устанавливая связь с инопланетянами, ученые стараются учесть все нюансы, и особое внимание уделяют языку общения. Ведь чем меньше человечество знает о другой цивилизации, тем более универсальным должен быть язык послания.
Наблюдать за внеземными сигналами стали в 1960 году. Фрэнсис Дрейк установил антенну диаметром 26 метров и попытался принять сигнал от звезд t Кита и Эридана. Его проект получил название «ОЗМА». Сигналы, отправленные искусственным путем, обнаружить не удалось. Но с тех пор ученые начали активную работу в этой сфере.
Что известно о планетных системах возле других звезд
В астрономии планеты, которые образовались за пределами Солнечной системы, получили название экзопланеты. Они также формируют планетные системы и вращаются вокруг собственной звезды. На сегодняшний день известно около 3 тысяч экзопланет, первую из них открыли в 1995 году. По мнению специалистов, только в нашей галактике подобных объектов может быть около 100 млрд., из которых 5-20 млрд. похожи на Землю.
Поиск других планетных систем происходит с помощью спутника «Кеплер», который как раз и предназначен для обнаружения планет около других звезд. Для этих целей его оснастили сверхчувствительным фотометром.
Каждая экзопланета – это надежда, что мы во Вселенной не одиноки. За 4 года работы прибора было обнаружено 3500 подобных объектов и только у 246 из них подтвердили статус. Часть из найденных экзопланет имеет размеры подобные Земному шару.
Самые известные экзопланеты за пределами Солнечной системы:
HD 149026b – одна из самых тяжелых и горячих экзопланет находится в созвездии Геркулес. Ученые предполагают, что у нее плотная атмосфера и она способна поглощать практически всю энергии от звезды, поэтому температура на поверхности составляет +2000 градусов. Ее размеры сопоставимы с Сатурном;
Как человечество пытается заявить о своем существовании
В 1974 году ученые послали сообщение объемом 1679 байт в сторону звездного скопления М13 Геркулеса. Если его расшифровать в виде прямоугольника, то можно увидеть картинку, на которой изображена Солнечная система и определено место Земли в ней, нанесена схема человека и спираль ДНК, население Земного шара в двоичной записи и радиотелескоп в Аресибо. Вполне возможно, что через 25 тыс. лет, это послание примут на планете, которая вращается вокруг одной из многочисленных звезд.
Еще одна возможность человечеству заявить о своем существовании была создана в 70-е годы ХХ столетия. В космос были запущенные космические аппараты «Пионер-10» и «Пионер-11», которые должны выйти за пределы Солнечной системы. Они несут металлические пластины с посланием от человечества. На этих пластинах изображены мужчина и женщина, космический корабль, схематически нанесены атомы водорода, расположение Солнца по отношению к самым ярким пульсарам, а также траектория полета «Пионера».
Через 5 лет запустили космические корабли «Вояджер». Послания на них содержат информацию о видах растительного и животного мира, фото человека и его строение, некоторые научные сведения. Также были записаны различные звуки – шум ветра и воды, голос человека, звук животного, классическая музыка.
На сегодняшний день попытки человечества связаться с иными цивилизациями вряд ли закончатся успехом. Ведь такие послания слишком малы для безграничных просторов космоса. Но их можно считать первым весомым шагом, ведь человек вряд ли остановится, пока не получит 100% доказательство или опровержение возможности существования инопланетного разума.
Летописи Русов
Прежде, чем объяснить природу зарождения жизни, в первую очередь необходимо определить, какие условия должны существовать, чтобы на планете могла зародиться, по крайней мере, белковая жизнь. Девять планет солнечной системы — наглядный пример этому. В данный момент, только на планете Земля существуют необходимые и достаточные условия для жизни или, по крайней мере, сложноорганизованной живой материи. И первоочередной задачей является определение этих условий. Исходя из понимания вышеупомянутых процессов, происходящих на макро- и микроуровнях пространства, можно выделить следующие условия, необходимые для зарождения жизни:
ς = 1 γi (ΔL) (4.2.1)
Появление элементов разума и зарождение памяти, без которой невозможно развития разума, возможно при перепаде мерности, равном:
ς = 2 γi (ΔL) (4.2.2)
Необходимым условием для возникновения разума и его эволюции является перепад мерности:
ς = 3 γi (ΔL) (4.2.3)
Таким образом, используя перепад мерности, как критерий, можно говорить о требовании к качественной структуре пространства-вселенной (для нашего пространства-вселенной (γi (ΔL) = 0.020203236. ). Только пространства-вселенные, образованные тремя и большим количеством форм материй имеют необходимые условия для зарождения жизни и разума
4. Наличие периодической смены дня и ночи. Планетарные сутки не должны быть очень короткими или очень длинными. Планеты с продолжительностью планетарных суток в пределах диапазона 18-48 земных часов имеют максимально благоприятные условия для возникновения жизни. При массовом поглощении фотонов света атомами поверхностного слоя больших площадей, происходит увеличение уровня мерности этого слоя на некоторую величину ΔL. Эта величина соответствует амплитуде волн, которые поглощаются поверхностным слоем планеты (инфракрасное, оптическое, ультрафиолетовое излучения Солнца). В результате этого, перепад между уровнями мерности атмосферы и поверхности планеты в зоне поглощения уменьшается на величину ΔL, в то время, как неосвещённая или ночная часть поверхности сохраняет прежний перепад уровней мерности между атмосферой и поверхностью. Таким образом, возникает перепад мерности между освещённой и неосвещённой зонами поверхности планеты. Возникает параллельный поверхности планеты перепад (градиент) мерности. Определяющее значение имеет величина этого перепада. Дело в том, что молекулы атмосферы находятся под воздействием гравитационного поля планеты, существующего постоянно, как следствие формирования в зоне неоднородности макропространства постоянного перепада мерности, направленного от внешних границ к центру зоны неоднородности.
Гравитационное поле планеты компенсируется тем, что каждый атом или молекула атмосферы имеют уровни собственной мерности, очень близкие к верхней границе диапазона устойчивости физически плотного вещества. Вступает в силу, так называемый, «эффект поплавка», когда каждая молекула или атом стремятся к положению максимально устойчивого состояния равновесия. Именно, благодаря этому, молекулы и атомы атмосферы не падают на поверхность планеты, как молекулы и атомы более тяжёлых элементов. Перепад (градиент) мерности между дневной и ночной зонами направлен вдоль поверхности планеты, что приводит в движение свободные материи параллельно её поверхности от зоны с большим уровнем мерности (освещённая поверхность) к зоне с меньшим уровнем мерности (неосвещённая поверхность). В результате появления второго направления движения свободных материй параллельно поверхности, возникает перепад атмосферного давления (Рис. 4.2.1) и уменьшается сила тяжести.
Так как молекулы атмосферы не связаны между собой в жёсткие (твёрдое состояние вещества) или полужёсткие системы (жидкое состояние вещества), то перепад мерности пространства вдоль поверхности приводит к тому, что поток свободных материй увлекает за собой молекулы, образующие атмосферу. Воздушные массы приходят в движение, возникает ветер. При этом, «разогретые» молекулы (молекулы, поглотившие солнечные излучения) перемещаются на неосвещённую территорию, где происходит спонтанное (самопроизвольное) излучение ими волн. Другими словами, вследствие того, что собственный уровень мерности этих молекул выше собственного уровня атмосферы неосвещённой поверхности, этот перепад, между мерностью среды и собственной мерностью разогретых молекул, вызывает неустойчивое состояние последних и провоцирует спонтанное излучение молекулами волн. «Холодные» молекулы, в свою очередь, имеют уровень собственный мерности ниже собственного уровня мерности освещённой территории, что провоцирует массовое поглощение излучений Солнца и тепловых излучений освещённой поверхности. Постепенно происходит выравнивание между собственным уровнем мерности освещенной поверхности и собственным уровнем мерности молекул. При этом, если собственный уровень мерности «холодных» молекул значительно отличается от собственного уровня мерности освещённой территории, происходит снижение последнего. Когда собственный уровень мерности освещённой территории опускается до уровня, так называемой, точки «росы», молекулы воды из газообразного состояния переходят в жидкое. Выпадает роса. Если это происходит на уровне облачности, процесс каплеобразования приобретает цепной характер, и выпадает дождь. При этом, состояние качественного барьера между вторым и физическим уровнями возвращается к норме. В случае, когда этот процесс происходит быстро и резко, скопившиеся на уровне качественного барьера свободные материи стекают лавинообразно. И, как следствие, возникают атмосферные электрические разряды — молнии. Аналогией этому процессу может послужить плотина на реке, у которой открыли все шлюзы, и вся вода, накопленная плотиной, освобождается одновременно. Периодическая смена дня и ночи делает закономерным и естественными описанное выше.
Оптимальными для возникновения жизни являются планеты с продолжительностью планетарных суток в интервале значений 18-48 земных часов. При меньшей продолжительности планетарных суток, описанные выше процессы не достигают уровня, при котором происходит активное движение атмосферных масс и разряды атмосферного электричества, без чего, возникновение органической жизни невозможно. Более длительные планетарные сутки (больше, чем 48 земных часов) приводят к постоянному штормовому состоянию атмосферы планеты, что создаёт тяжёлые условия для возникновения и развития жизни. На таких планетах жизнь может возникнуть только, когда интенсивность излучений звезды, достигающих поверхности планеты, уменьшится до определённого уровня. Только при уровне излучений звезды, когда освещённая поверхность планеты не перегревается, возникают условия для зарождения жизни. Обычно такие условия появляются на последней стадии эволюции звёзд и даже, если на них и возникает жизнь, то она не успевает развиться до сложных форм перед тем, как звезда погибает. Кроме этого, если продолжительность планетарных суток небольшая, перепад мерности не достигает уровня, при котором возникают какие-либо существенные движения масс нижних слоёв атмосферы планеты. Если же продолжительность планетарных суток большая, перепад мерности становится настолько существенным, что приводит к мощным и продолжительным атмосферным бурям и штормам, в результате которых, уничтожается верхний слой планетарного грунта, что создаёт невозможность развития флоры планеты, без которой развитие экологической системы просто невозможно. Штормовое состояние атмосферы вызывает также мощное движение поверхностных слоёв океанов планеты, что, в свою очередь, делает невозможным зарождение жизни в воде.
5. Наличие разрядов атмосферного электричества. Во время разрядов атмосферного электричества, в мрской воде происходит синтез органических молекул. В зоне разряда создаётся дополнительное искривление пространства (изменение уровня мерности), при котором молекулы неорганических соединений, растворённых в воде, соединяются между собой в качественно новом порядке, образуя органические соединения, которые представляют собой цепочки однотипных атомов. Только мощные разряды атмосферного электричества способны создать необходимые условия, при которых уровень мерности достигает критической величины. Две свободные электронные связи каждого из этих атомов в состоянии присоединить к себе, как свободные ионы, так и другие цепочки-молекулы. Атмосферные электрические разряды возникают, как следствие перепада толщины качественного барьера между физическим и вторым уровнями планеты. Когда ночь своим покровом обнимает землю, поверхностный слой планеты начинает охлаждаться и излучать тепловые волны. И, как при всяком излучении, уровень мерности излучающего атома или молекулы уменьшается. Когда это происходит одновременно с триллионами триллионов атомов и молекул на ограниченной территории (площадь, освещённая звездой в дневное время), уровень мерности уменьшается на всей этой территории. Если за день атмосфера и поверхность планеты сильно разогрелись, а ночью произошло резкое охлаждение, возникает скачок уровня мерности. При этом, скопившиеся на уровне качественного барьера свободные материи лавиной обрушиваются вниз. Происходит электрический разряд между атмосферой и поверхностью планеты.
Итак, необходимыми условиями для возникновения жизни на планетах являются:
q наличие постоянного перепада мерности,
q наличие атмосферы,
q наличие периодической смены дня и ночи,
q наличие разрядов атмосферного электричества.
Жизнь зарождается автоматически на всех планетах, где существуют перечисленные выше условия. И таких планет во Вселенной — миллиарды. Наша планета Земля не является уникальным творением природы.
Содержание