На головну

Пошук і дослідження неземних форм життя. Планетарний карантин, необхідний при цьому - Математика

Роботу виконав Сердюков Андрій Борисович

Наукове суспільство учнів при СЮТ

м. Норильск - 1995 рік.

У зв'язку з особливою важливістю тематики роботи для людей, автор з всією об'єктивністю вважає своїм обов'язком підійти до розв'язання даної проблеми, покладаючись поки лише на наукові вишукування вчених, вирішальних ці проблеми практично.

Пошук і дослідження неземних форм життя. Предмет і задачі.

Визначення життя на інших планетах, крім Землі, є важливою задачею для вчених, що займаються питаннями виникнення і еволюції життя. Наявність або відсутність її на планеті впливає істотний чином на її атмосферу і інші фізичні умови.

Дослідження перетворень в поверхневих шарах планет з урахуванням можливих результатів діяльності людини дозволить уточнити наші уявлення про роль біологічних процесів в минулому і теперішньому часі Землі.

З цієї точки зору результати экзобиологических досліджень можуть бути корисними і в рішенні сучасних задач в області біології.

Замет чужеродных форм життя може також привести на Землі до самим несподіваним і важко передбачаємо наслідкам.

Виявлення життя поза Землею, безсумнівно, має і велике значення для розробки фундаментальних проблем походження і суті життя.

Безпосередньою метою майбутніх в найближчому майбутньому экзобиологических експериментів за допомогою автоматичних біологічних лабораторій (АБЛ) є отримання відповіді на питання про наявність або відсутність життя (або її ознак) на планеті. Виявлення неземних форм життя істотно посилило б наше розуміння суті життєвих процесів і явища життя загалом. Відсутність життя на інших планетах Сонячної системи, наприклад, мала б також велике значення, підкреслюючи специфічну роль земних умов в процесах становлення і еволюції живих форм.

Неясно, до якої міри неземні форми можуть бути схожими з нашими земними організмами по біохімічних основах їх життєвих процесів.

При розгляді проблеми виявлення неземного життя треба брати до уваги різні етапи еволюції органічної речовини і організмів, з якими в принципі можна зустрітися на інших планетах. Наприклад, відносно Марса можуть представитися різні можливості від виявлення складних органічних сполук або продуктів абиогенного синтезу і до існування розвинених форм життя. На Марсі до теперішнього часу закінчилася тільки хімічна еволюція, яка привела до абиогенному утворення (як це було в сові час на Землі) амінокислот, цукру, жирних кислот, вуглеводів, можливо, білків, але життя як така на планеті, видимо, відсутній. Ці речовини в тій або інакшій мірі відрізняються від аналогічних з'єднань, що зустрічаються на Землі.

Можливо, що на Марсі можуть бути виявлені: первинні протобиологические відкриті системи, відділені мембранами від навколишнього середовища (відносно прості примітивні форми життя, аналогічні нашим мікроорганізмам); більш складні форми, подібні нашим простим рослинам і комахам; сліди що існувала раніше або існуючої і нині життя; залишки високорозвинений життя (цивілізації) і, нарешті, можна констатувати повну відсутність життя на Марсі (більш детально проблема життя на Марсі розглядається вище).

У справжньому розділі розглядаються теоретичні передумови, критерії існування життя, передбачувані методи виявлення живих систем на інших планетах.

Критерії існування і пошуку живих систем.

Наші уявлення про суть життя засновані на даних по дослідженню життєвих явищ на Землі. У той же час розв'язання проблеми пошуку життя на інших планетах передбачає достовірну ідентифікацію життєвих явищ в умовах, істотно відмінних від земних. Отже, теоретичні методи і існуючі прилади для виявлення життя повинні засновуватися на системі наукових критеріїв і ознак, властивих явищу життя загалом.

Можна вважати, що ряд фундаментальних властивостей живих систем земного походження дійсно має ряд загальних властивостей, і тому ці властивості, безсумнівно, повинні характеризувати і неземні організми. Сюди можна віднести такі добре відомі біологам і найбільш характерні ознаки живого, як здатність організмів реагувати на зміну зовнішніх умов, метаболізм, зростання, розвиток, розмноження організмів, спадковість і мінливість, процес еволюції.

Не буде сумніву в приналежності до живих систем невідомого об'єкта при виявленні у нього перерахованих ознак. Але реакція на зовнішнє роздратування властива і неживим системам, що змінюють свій фізичний і хімічний стан під впливом зовнішніх впливів. Здібність до зростання властива кристалам, а обмін енергією і речовиною із зовнішньою середою характерний для відкритих хімічних систем. Пошуки неземного життя повинні тому засновуватися на застосуванні сукупності різних критеріїв існування і методів виявлення живих форм. Такий підхід повинен підвищити імовірність і достовірність виявлення інопланетного життя.

Про хімічну основу життя.

Дослідження останніх років показали можливість синтезу різноманітних біологічно важливих речовин з простих початкових з'єднань типу аміаку, метану, пар води, що входили до складу первинної атмосфери Землі.

У лабораторних умовах як необхідна для такого синтезу енергія використовується іонізуюча радіація, електричні розряди, ультрафіолетове світло. Таким шляхом були отримані амінокислоти, органічні кислоти, цукор, нуклеотиды, нуклеозидфоссфаты, липиды, речовини порфириновой природи і цілий ряд інших. Мабуть, можна вважати встановленим, що більшість характерних для життя молекул сталася на Землі абиогенным шляхом і, що ще важливіше, їх синтез може відбуватися і зараз в умовах інших планет без участі живих систем.

Отже, сама наявність складних органічних речовин на інших планетах не може служити достатньою ознакою наявності життя. Прикладом в цьому відношенні можуть бути вуглецеві хондриты метеоритного походження, в яких міститься до 5-7% органічної речовини (більш детально об хондритах нижче).

Найбільш характерна риса хімічного складу живих систем земного походження полягає в тому, що всі вони включають вуглевод. Цей елемент утворить молекулярні ланцюжки, на основі яких побудовані всі головні биоорганические з'єднання, і передусім білки і нуклеїнові кислоти, а біологічним розчинником служить вода. Таким чином, єдина відома нам життя, її основа углеродоорганическая білково - нуклеїнова - водна. У літературі обговорюється питання про можливість побудови живих систем на іншій органічній основі, коли, наприклад, замість вуглеводу в скелет органічних молекул включається кремній, а роль води як біологічного розчинник виконує аміак. Такого роду теоретичну можливість практично було б дуже важко врахувати при виборі методів виявлення і конструювання відповідної апаратури, оскільки наші наукові уявлення про життя засновані тільки на вивченні властивостей земних організмів.

Роль і значення води в життєдіяльності організмів також широко обговорюється в зв'язку з можливою заміною аміаком або іншими рідинами, киплячим при низьких температурах (сірководень, фтористый водень). Дійсно, вода володіє рядом властивостей, що забезпечують її роль як біологічний розчинник. Сюди відносяться амфотерный характер води і її здатність до самодиссоциации на катион Н+ і анион ВІН-, високий дипольний момент і діелектрична постійна, мала в'язкість, високий питома теплоємність і прихована теплота перетворення, що оберігає організми від швидких змін температури. Крім того, роль води в біологічних системах включає чинники стабілізації макромолекул, які забезпечуються загальними структурними особливостями води.

Загалом можна вважати, що углеродоорганическая - водна хімічна основа життя є загальною ознакою живих систем.

Характерною ознакою структурної організації живих систем є одночасне включення в їх склад, крім основних хімічних елементів З, Н, О, N, цілого ряду інших, і передусім сірки і фосфору. Ця властивість може розглядатися як необхідна ознака існування живої матерії. Специфічність живої матерії, не дивлячись на все це, не можна зводити лише до особливостей физико - хімічного характеру її основних складових елементів - структурних одиниць живого, що мають абиогенное походження.

Загальні динамічні властивості живих систем.

Як початкові уявлення при інтерпретації экзобиологических експериментів необхідно брати до уваги динамічні властивості живих систем. Розвиток і еволюція біологічних систем йшли в основному по шляху вдосконалення форм взаємодії між елементами і способів регуляции стану системи загалом. Життя нерозривно пов'язане з існування відкритих систем, властивості яких багато в чому залежать від співвідношення швидкостей процесів обміну енергією і масою з навколишнім середовищем.

Результати дослідження динамічних властивостей відкритих систем методами математичного моделювання дозволили пояснити цілий ряд їх характерних рис, зокрема встановлення в системі при збереженні постійних зовнішніх умов стаціонарного коливального режиму, який спостерігається на різних рівнях біологічної організації. Ця властивість є важливою ознакою високої міри організації системи, що в свою чергу можна розглядати як необхідні умови життя.

Роль світла в підтримці життя.

Важливим аспектом проблеми неземного життя є необхідність зовнішньої притоки енергії для її розвитку. Сонячне світло, головним чином в ультрафіолетовій області спектра, грало істотну роль в процесах абиогенного синтезу необхідною притокою вільної енергії, але укладалося також і в фотохімічному прискоренні подальших перетворень. Життєдіяльність первинних живих систем також могла багато в чому визначатися фотохімічними реакціями вхідних до їх складу з'єднань. Багато які організми, що не мають прямого відношення до сучасного фотосинтезу, проте змінюють свою активність при освітленні. Так, явище фотореактивации кліток організмів видимим світлом після вражаючої дії ультрафіолетових променів, очевидно, є в еволюційному відношенні древнім процесом, виниклим в той час, коли первинні живі системи виробили механізми захисту від деструктивної дії ультрафіолетового світла, що падало на Землю.

Потрібно відмітити, що світло могло і не бути єдиним джерелом енергії на ранніх етапах еволюції органічних сполук. Цю роль могла виконувати і хімічна енергія, що звільняється, наприклад, в реакціях конденсації в неорганічний полифосфат або в реакціях окислення, що згодом склали енергетичну основу хемосинтеза. Однак загалом життя для свого виникнення і розвитку вимагає, очевидно, постійної зовнішньої притоки вільної енергії, роль якого на Землі і виконує сонячне світло. Тому світло і грає важливу роль на всіх етапах еволюції життя, починаючи з абиотического синтезу первинних живих систем і кінчаючи сучасним фотосинтезом, що забезпечує утворення органічних речовин на Землі.

Очевидно, існування фотосинтезу в тій або інакшій формі як процесу корисної утилізації енергії в біологічних системах є важливим критерієм існування розвиненого життя.

Можна укласти, що незалежно від конкретної хімічної структури фотосинтетического апарату загальною властивістю фотобиологических процесів утилізації світлової енергії є наявність такої послідовності реакцій: поглинання світла і збудження молекул пігментів - делокализация електрона (дірки) - перенесення електрона (дірки) по відкритому ланцюгу окислювально - відбудовних з'єднань - утворення кінцевих продуктів із запасанням в них енергії світла. Існування такого фотосинтетической ланцюга є загальним для більшості фотобиологических процесів і може розглядатися як необхідна умова існування життя.

Можна висунути загальні принципи, якими потрібно керуватися при визначенні критеріїв існування і пошуку неземного життя.

Основною властивістю живої матерії є її існування у вигляді відкритих самовоспроизводящихся систем, які володіють структурами для збору, зберігання, передачі і використання інформації.

Углеродосодержащие органічні сполуки і вода як розчинник складають хімічну основу життя.

Необхідною умовою життя є утилізація енергії світла, бо інші джерела енергії володіють на декілька порядків меншою потужністю.

У живих системах протікають зв'язані хімічні процеси, в яких відбувається передача енергії.

У біологічних системах можуть переважати асиметричні молекули, що здійснюють оптичне обертання.

Різні організми, існуючі на планеті, повинні володіти рядом схожих основних крес.

Методи виявлення неземного життя.

Як вже говорилося, найбільш сильним доказом присутності життя на планеті буде, звісно, зростання і розвиток живих істот. Тому, коли порівнюються і оцінюються різні методи виявлення життя поза Землею, перевага віддається тим методам, які дозволяють з достовірністю встановити розмноження кліток. А оскільки найбільш поширеними в природі є мікроорганізми, при пошуку життя поза Землею передусім потрібно шукати мікроорганізми. Мікроорганізми на інших планетах можуть знаходитися в грунті, грунті або атмосфері, тому розробляються різні способи взяття проб для аналізів. У одному з таких приладів - "Гуллівере" - запропоноване дотепне пристосування для взяття проби для посіву. По колу приладу розташовано три невеликих циліндричних снаряда, до кожного снаряда прикріплена липка силіконовий нитка. Вибух пиропатронов відкидає снаряди на декілька метрів від приладу. Потім силіконовий нитка намотується і, занурюючись при цьому в живлячу середу, заражає її частинками прилиплого до неї грунту.

Розмноження організмів в живлячому середовищі може бути встановлене за допомогою різних автоматичних пристроїв, одночасно реєструючих наростання каламутності середи (нефелометрия), зміну реакції живлячої середи (потенционометрия), наростання тиску в судині за рахунок газу, що виділяється (манометрия).

Дуже витончений і точний спосіб заснований на тому, що в живлячу середу додають органічні речовини (вуглеводи, органічні кислоти і інші), вмісні мічений вуглевод.

Мікроорганізми, що Розмножуються будуть розкладати ці речовини, а кількість що виділився у вигляді вуглекислоти радіоактивного вуглеводу визначить мініатюрний лічильник, прикріплений до приладу. Якщо живляча середи буде містити різні речовини з міченим вуглеводом (наприклад, глюкозу і білок), то по кількості вуглекислоти, що виділилася можна скласти орієнтувальне уявлення про фізіологію мікроорганізмів, що розмножуються.

Чим більше різноманітних методів буде використано для виявлення обміну речовин у мікроорганізмів, що розмножуються, тим більше шансів отримати достовірні відомості, оскільки деякі методи можуть підвести, дати помилкові дані. Наприклад, живляча середа може помутніти і від пилу, що попав в неї (як, можливо, було з "Вікінгами" в 1976 р., див. вище). Коли клітки мікроорганізмів розмножуються, інтенсивність всіх і показників, що передаються на Землю, що реєструються безперервно наростає. Динаміка всіх цих процесів добре відома, а вона надійний критерій дійсного зростання і розмноження кліток. Нарешті, на борту автоматичної станції може бути два контейнери з живлячою середою, і як тільки в них починається наростання змін, в один з них автоматично буде додана сильнодіюча отруйна речовина, що повністю припиняє зростання. Зміна показників, що Продовжується в іншому контейнері буде надійним доказом біогенний характеру процесів, що спостерігаються.

Прилади, що Конструюються не повинні бути понадміру чутливими, оскільки перспективи "відкрити" життя там, де її немає вельми неприємна.

З іншого боку, прилад не повинен дати негативну відповідь, якщо життя дійсно існує на досліджуваній планеті. Саме тому надійність і чутливість передбачуваної апаратури посилено обговорюється і вже втілюється в життя.

Хоч розмноження мікроорганізмів і є єдиною безперечною ознакою життя, це не означає, що не існує інакших прийомів, що дозволяють отримати цінну інформацію. Деякі фарби, сполучаючись з органічними речовинами, дають комплекси, що легко виявляються, оскільки вони володіють здатністю до адсобции хвиль суворо певної довжини. Один із запропонованих методів заснований на застосуванні маси - спектрометра, який встановлює обмін ізотопу кисня О18, що відбувається під впливом ферментів мікробів у таких з'єднань, як сульфати, нітрат або фосфати. Особливо добре і, головне, різноманітне застосування люмінесценції. З її допомогою не тільки констатують энзиматическую активність, але при застосуванні деяких люмінофорів можливе свічення ДНК, що міститься в клітках бактерій.

Наступний етап в дослідженнях - застосування портативного мікроскопа, забезпеченого пошуковим пристроєм, здатним відшукувати в полі зору окремі клітки.

Обговорюється також можливість використання електронного мікроскопа для вивчення структурних елементів мікробної клітки, не видимих в оптичний мікроскоп. Застосування електронного мікроскопа в поєднанні з портативним може надзвичайно розширити можливості морфологічних досліджень, що, як ми знаємо з сучасної біології, особливо важливо для вивчення внутрішньої молекулярної структури складових елементів живого. Важливою електронною особливістю є можливість поєднання її з телевізійною технікою, оскільки вони мають загальні елементи (джерело електронів, електромагнітні фокусуючі лінзи, видиконы).

Спеціальні пристрої будуть передавати на Землю (загалом цей принцип вже використовувався на практиці) видимі мікроскопічні картини. Тут доречно відмітити, що в задачі экзобиологии входить виявлення не тільки існуючого тепер життя, але також палеобиологические дослідження. АБЛ повинна уміти виявити можливі сліди колишнього життя. У методичному відношенні ця задача буде полегшена застосуванням мікроскопів з різним збільшенням.

Самим складним питанням в методичному відношенні буде можливість існування форм життя, більш просто організованих, ніж мікроорганізми. Дійсно, ці знахідки, ймовірно, представлять набагато більший інтерес для розв'язання проблеми виникнення життя, чим виявлення таких відносно живих істот, як мікроорганізми.

У методичному відношенні экзобиология знаходиться в більш скрутному становищі (незважаючи на невеликий досвід запусків АБЛ), ніж інші дисципліни, що вивчають планети з інших точок зору. Ці дисципліни мають можливість вивчати планети на відстані за допомогою різних фізичних методів і отримувати дуже цінну інформацію про властивості планет.

Досі мало методів, що дозволяють аналогічним образом отримати відомості про неземне життя. Для цього АБЛ повинна знаходитися на поверхні планети. Ми наближаємося до такої можливості. І важко буде переоцінити значення тих даних, які ми тоді отримаємо.

На закінчення можна умовно розділити всі методи на три групи:

Дистанційні методи спостереження визначають загальну обстановку на планеті з точки зору наявності ознак життя. Дистанційні методи пов'язані з використанням техніки і приладів, розташованої як на Землі, так і на космічних кораблях і штучних супутниках планети.

Аналогічні методи покликані зробити безпосередній физико - хімічний аналіз властивостей грунту і атмосфери на планеті при посадці АБЛ. Застосування аналітичних методів повинно дати відповідь на питання про принципову можливість існування життя.

Функціональні методи призначаються для безпосереднього виявлення і вивчення основних ознак живого в досліджуваному зразку. З їх допомогою передбачається відповісти на питання про наявність зростання і розмноження, метаболізму, здатності у засвоєнню живлячих речовин і інших характерних ознак життя.

АБЛ для экзобиологических досліджень.

Хоч про польоти, що пілотуються на іншу планету в даний час питання не стоїть (де людина вже впритул візуально змогла б провести дослідження), АБЛ цілком (хоч і не повністю) можуть вже замінити людину сьогодні: розглянуті методи виявлення життя цілком здійсненні в цей час з технічної точки зору. Саме з їх допомогою можна розраховувати не тільки на виявлення інопланетних живих форм, але і на отримання їх певних характеристик.

Однак очевидно, що окремо жодні із запропонованих методів виявлення не дає даних, що допускають однозначну інтерпретацію з точки зору наявності життя.

Це відрізняється від методичних експериментів, призначених для вимірювання тих або інакших фізичних параметрів інших небесних тіл або міжпланетного простору.

Багато що показує, що єдиним підходом в проведенні экзобиологических досліджень є створення АБЛ, в якій окремі методи по виявленню життя могли б конструктивно об'єднані, а їх застосування регламентоване єдиною програмою функціонування АБЛ.

У цей час технічно нездійсненне створення таких АБЛ, в яких були б представлені всі відомі методи виявлення. Тому в залежності від конкретних цілей, термінів запуску і часу життя космічних станцій на поверхні планети конструкції АБЛ мають різний приладовий склад (мал. 1)

Поки ще біологічні лабораторії призначені для відповіді на основне питання про саме існування життя, і тому всі проекти, що пропонуються АБЛ мають цілий ряд загальних крес. У конструктивному відношенні АБЛ повинна мати власний заборное пристрій або забезпечуватися зразками за рахунок заборного пристрою, загального для всієї космічної станції, частиною якої є АБЛ. Після огорожі зразка він поступає в дозатор розподільник, а потім в інкубаційне відділення, де при певній температурі і освітленні відбувається вирощування мікрофлора і збагачення матеріалу зразка. Ці процеси можна вести в різних режимах, починаючи від повного збереження первинних планетних умов і кінчаючи створенням температури, тиску і вогкості, близької до земних

В зв'язку з цим в конструкції АБЛ передбачається існування систем, що наповнюють ємності під певним тиском, систему вакуумних клапанів для відділення АБЛ від зовнішньої атмосфери після огорожі проби.

Необхідним елементом є і пристрій для підтримки певної температури як в блоці вирощування мікроорганізмів, так і безпосередньо у вимірювальному осередку, де проводиться зняття оптичних параметрів зразка.

Через визначений проміжки часу, по мірі розвитку мікрофлора, матеріал зразка в твердому і розчиненому вигляді аналізується за допомогою функціональних, а також деяких аналітичних методів. При цьому передбачається, що інформація про наявність на планеті загальних передумов для існування життя (температура, склад атмосфери, присутність органічних речовин) повинна бути отримана за допомогою дистанційних і аналітичних методів.

Важко переоцінити той внесок, який буде зроблений у разі виявлення інопланетних форм життя. Однак відсутність життя на планетах Сонячної системи не виключає розвитку экзобиологии як науки, як не є перешкодою на шляху подальшого вдосконалення методів автоматичного виявлення і зняття характеристик живих систем. Результати цієї області, що є частиною біологічного приладобудування, безсумнівно, знайдуть широке застосування як в сучасній біологічній науці, так і в інших областях людської діяльності, не говорячи вже про задачі освоєння космічного простору і необхідності в зв'язку з цим автоматичного контролю за станом живих систем в цих умовах.

Основи планетарного карантину.

Ще з древніх часів людство залучала перспектива відкриття і вивчення неземних форм життя. Тепер, коли дослідження космічного простору стало повсякденністю, виявлення інопланетного життя або встановлення її попередників є однією з важливих цілей національних програм досліджень планет багатьох країн.

Однак успішному дослідженню космічного простору загрожує можливість замету людиною при польоті від однієї планети до іншої інопланетних форм життя, що може привести до самим несподіваним наслідкам. Занесення і розмноження земних форм життя може знищити раз і назавжди сприятливу можливість вивчити планети у властивих їм умовах. Планетарний карантин здійснюється для збереження цієї можливості.

У цей час здійснення планетарного карантину необхідне по трьох причинах:

Земна мікрофлора, занесена на планету автоматичними апаратами або космічними кораблями, що пілотуються, може розмножаться і розповсюджуватися на ній, що стане перешкодою для подальших досліджень і замаскує або зовсім зруйнує життя, характерне для даної планети. Природні умови при цьому можуть так змінюватися, що ця планета вже не буде представляти значного наукового інтересу для подальших поколінь.

Автоматичний космічний апарат, призначений для визначення ознак життя на планеті, не повинен бути забруднений земною мікрофлора; в іншому випадку прилади будуть виявляти насамперед земну мікрофлора, а не неземну.

Земля може бути забруднена небезпечними для неї організмами або речовинами, занесеними з іншої планети або з космічного простору.

Хоч згадані причини, що обумовлюють необхідність здійснення карантину, в основному пов'язані з мікроорганізмами як найбільш простим джерелом зараження внаслідок того, що вони володіють здатністю витримувати вплив екстремальних чинників навколишнього середовища і швидко розмножуватися, інтереси науки в області неземного життя не обмежуються тільки цими живими формами. Наприклад, виявлення органічних молекул, які можуть бути попередниками життя або її залишками, представляло б величезну наукову значущість.

Одним з найбільш яскравих прикладів успішного проведення планетарного карантину було проведення карантину при польотах, що пілотуються на Місяць. Місячна приймальна лабораторія забезпечила карантин космонавтів, що повернулися і проб місячного грунту. По мірі накопичення інформації про умови на Марсі визначається доцільність ізоляції і обеззараження кораблів, які будуть здійснювати польоти на цю планету. Тому при складанні програми таких польотів треба вийти з необхідності попередження забруднення Землі неземними формами життя. Методи такого карантину істотно відрізняються від метод попередження забруднення інших планет земними організмами.

Один з можливих прийомів запобігання зараженню для кораблів, що непілотуються включає попереднє дослідження зразків, що повертаються на навколоземній орбіті. Карантин знімається, і зразки доставляються на Землю тільки у випадку, якщо тести на біологічну активність виявляться негативними.

Інший можливий прийом полягає в інкапсуляції зразків, що повертаються до приземлення, карантин повинен дотримуватися протягом всього періоду дослідження зразків на Землі.

У цей час існують і діють ряд національних і міжнародних програм з проблеми планетарного карантину (їх опис не входить в мету даної роботи). Спеціально для цього був освічений в жовтні 1958 р. Комітет космічних досліджень (КОСПАР). Він взяв на себе відповідальність за вивчення проблеми забруднення і прийняв ряд резолюцій, що визначають цілі планетарного карантину для держав, що здійснюють запуски космічних кораблів. У резолюції КОСПАР від 1964 р. була уперше визначена допустима межа забруднення космічних апаратів (10-3 - один мікроорганізм на тисячу польотів).

Методологія планетарного карантину.

Основні вимоги, що пред'являються планетарним карантином (ПК) до космічних польотів, полягає в максимальному зниженні імовірності забруднення планети і наукових приладів, що знаходиться на борту космічного корабля. Ці вимоги треба враховувати при виготовленні космічних кораблів і апаратури, а також при виборі траєкторії польоту. Оскільки космічний корабель і його апаратура повинні бути абсолютно надійні, щоб забезпечити успішне здійснення польотів, велика увага потрібно приділяти вибору карантинних коштів, застосування яких не відіб'ється на успіху польоту.

Вивчення впливу чинників космічного польоту на выживаемость.

У експериментах, що імітують умови космосу, показано, що космічна середа менш згубна для мікроорганізмів, чим для інших, більш складних форм життя.

Вченими Росії і США проводяться експерименти з різними видами мікроорганізмів в умовах, що імітують фізичні параметри Марса, Венери і Місяця. При параметрах середи, близьких до марсіанських (перепад температури від -60 до +26оС, атмосферний тиск 7 мм. рт. ст., газовий склад 80 % вуглекислого газу і 20 % азоти) деякі пустинні мікроорганізми зберігали здібність до зростання при відносній вогкості, рівну 3.8 %. Очевидно, для цих земних форм життя досить осінь незначна кількість вологи.

У одних експериментах по імітації умов космічного простору (що проводяться в СРСР) виявлено, що деякі мікроорганізми і энзимы стійкі до дії вакууму порядку 10-10 мм. рт. ст. Інші дослідження виявили здатність мікроорганізмів зберігатися в умовах вакууму.

Іонізуюча космічна радіація, за винятком випромінювань сонячних спалахів і радіаційних поясів землі, не може розглядатися як инактивирующий чинник; неясно, чи може ця радіація знищити живі форми, розташовані на поверхні космічного апарату. Відомо, наприклад, що що мешкають у воді атомних реакторів організми пристосовуються до радіації в 1 млн. р.

Найбільш згубним чинником космічного простору є ультрафіолетові промені. У таблиці вказані дози, необхідні для 80 - 100 % - й инактивации незахищених мікроорганізмів (приведені дані взяті з експериментів, що проводилися в СНД, Росії і США). Однак, завдяки високій мірі відображення, потік ультрафіолетової радіації легко екранується пилом або іншим непрозорим матеріалом (наприклад, верхній шар мікроорганізмів може захистити нижележащие клітки.

Не так давно проведений аналіз выживаемости мікроорганізмів при вході в атмосферу Юпітера. Передбачається сильний нагрів поверхні капсули і вірогідне її згоряння, викликане високою густиною атмосфери і траєкторією польоту апарату, яка обумовлює високі швидкості при вході в атмосферу. Закінчені дослідження, що дають точну оцінку імовірності виживання на поверхні планети мікроорганізмів, що зберігся на посадочній капсулі або всередині її.

Норми і рекомендації.

Оцінка рівня мікробної обсемененности.

Визначення числа мікроорганізмів може бути здійснене або шляхом прямих досліджень (наприклад, при поверхні забрудненні), або шляхом розрахунку у разах неможливості безпосереднього взяття проби без руйнування космічного апарату.

Поверхневе забруднення.

Точність підрахунку числа мікроорганізмів на поверхні космічного апарату залежить оп ряду чинників. Поверхня космічного апарату складена їх самих різноманітних матеріалів, деякі з яких є ингибиторами зростання мікроорганізмів. Обстеження металевої поверхні зводиться до взяття з неї мікробіологічної проби з подальшим посівом на живлячу середу.

Внутрішнє забруднення.

Мікроорганізми, розташовані між двома поверхнями або інкапсульовані всередині якого - або матеріалу, звичайно недоступні для прямого дослідження; рівень забруднення в цих випадках може бути визначений тільки непрямим шляхом. Дослідження проводиться під час зборки апарату, коли дотичні в майбутньому поверхні відкриті і доступні для дослідження.

Аналіз джерел забруднення.

Аналіз можливих джерел забруднення застосовно до конкретних польотів проводиться для обгрунтування необхідності контролю за передбачуваним забрудненням планети і вибору належних коштів.

Для визначення імовірності забруднення планети необхідно:

Ідентифікувати всі можливі джерела забруднення, пов'язані з даним польотом.

Визначити рівень обсемененности кожного такого джерела.

Визначити рівень обсемененности космічного апарату під час запуску.

Визначити рівень обсемененности частин апаратури, які досягнуть поверхні планети.

З'ясувати, яка частина мікроорганізмів виживе при дій чинників космічного простору під час польоту і досягне планети.

Методи контролю за обсемененностью.

Виконання задач карантинних заходів можливе при здійсненні заходів, прийнятих для контролю за рівнем забруднення космічного апарату і при забезпеченні його надійності, що дозволяє звести до мінімуму імовірність випадкового забруднення. На основі аналізу джерел забруднення розробляються методи контролю за забрудненням, що включають визначення рівня мікробіологічної обсемененности протягом основних етапів зборки. Ці дані можуть бути встановлені в основу заходів щодо контролю для кожного етапу зборки.

Попередження забруднення.

Попередження забруднення включає вивчення потенційних джерел забруднення космічних апаратів і використання бар'єрів для їх захисту.

Біологічні бар'єри.

Мета біологічного бар'єра - зберегти кількість мікроорганізмів всередині замкненого об'єму на можливо більш низькому рівні. Це може бути досягнуте використанням повітряного потоку в біологічно чистому приміщенні або за допомогою жорсткого мікробіологічного фільтра. Використання чистих приміщень зменшує або виключає мікробну загрязненность відкритих поверхонь і обладнання, що збільшує імовірність успішного проведення обеззараження.

Профілактика забруднення персоналом.

Основним джерелом мікроорганізмів при зборці космічного апарату є персонал, пов'язаний з процесом виробництва. Відомо, що поверхня шкіри людини - благодатний грунт для виживання і зростання мікроорганізмів.

У цей час невідомий жоден метод стерилізації шкіри. Оскільки бактерії постійно віддаляються з шкіри, механічний бар'єр, такий, наприклад, як гумові рукавички, в поєднанні з бактерицидними мылами, очевидно, є кращим методом обмеження або запобігання перенесення мікроорганізмів з шкіри на обладнання космічного апарату.

Методи обеззараження.

У цей час розроблено багато методів зниження рівня мікробного забруднення космічного апарату і його елементів. Хоч вони і не ідеальні, деякі з них використовуються з успіхом в цей час, інші є перспективними в майбутньому. Експерименти показують, що більш висока міра стерильності може бути досягнута при використанні цих прийомів для гладких поверхонь. При шероховатых поверхнях выживаемость мікроорганізмів залишається значною.

Обробка дезинфікуючими коштами.

Дезинфікуюча обробка полягає в промивці доступних поверхонь компонентів космічного апарату такими дезинфікуючими речовинами як етиловий спирт, изопропиловый спирт, формальдегид з метаном і перекис водня.

Стерильність поверхні.

Поверхня стерилізується хімічними коштами (окисел этилена, бромистий метил, формальдегид) і за допомогою радіації без прямого контакту з поверхнею (лазерні промені, ультрафіолетова іонізуюча радіація і плазма).

Теплова стерилізація.

Оскільки земні мікроорганізми чутливі до високих температур, то автоклавирование - звичайний процес, широко вживаний в промисловості і в процесі приготування їжі. При цьому як активний початок використовується пара або сухе гаряче повітря. Теплова инактивация мікроорганізмів відбувається як більш складний процес в порівнянні з нижче приведеною логарифмічною моделлю (треба враховувати ще водний режим, складність мікробної популяції і її рівноважні властивості). Проста логарифмічна модель, що використовується для визначення параметрів системи, виражає процес руйнування мікроорганізмів як функцію часу і температури:

де - початкова мікробна популяція, - час, необхідний для зменшення популяції на 90 % при температурі Т і температурному коефіцієнті,

- середня величина популяції протягом часу нагрівання.

Іншими чинниками, що визначають ефективність процесу теплової стерилізації, є термодинамічні характеристики космічного апарату, температура навколишнього середовища, число належних стерилізації мікроорганізмів і характер розподілу мікроорганізмів по поверхні апарату.

Терморадіация.

Поєднання теплової стерилізації і радіації під час зборки космічного апарату має переваги, оскільки компоненти апарату зазнають впливу менших температур, ніж тільки при одній тепловій стерилізації, і меншій радіації, ніж під час одного тільки опромінювання.

Аутостерілізация.

Самостерилизующийся матеріал містить інгредієнти, токсичні для бактерій. При стерилізації космічного апарату дуже часто виникають труднощі, пов'язані з тим, що певні матеріали не можуть витримати забезпечуючу необхідну стерильність дози радіації або температури. У зв'язку з цим самостерилизующиеся матеріали значно цікаві для цілей космічних польотів, що потрібно мати внаслідок при виборі матеріалів для космічних польотів.

Методи контролю.

Успіх заходів щодо боротьби із забрудненням визначається кількістю мікроорганізмів, особливо бактерійних спор, що залишилися всередині і на поверхні космічного апарату. Хоч цей критерій застосовується і в інших областях, стерилізація космічних апаратів представляє проблему унікального плану. На космічному апараті не можна взяти велику кількість проб на стерильність, оскільки збільшення числа проб може привести до забруднення і порушення конструкції. Методи виявлення аеробний і анаэробных мікроорганізмів і спор приведені на мал.

Більшість методів виявлення спор включає нагрівання мікробної суспензії до висіву на середи. Ця процедура називається тепловою обробкою.

Методика визначення анаэробных мікроорганізмів така ж, як і для виявлення аеробний, за винятком того, що культури инкубируются в першому випадку в суворо анаэробных умовах. Однак дослідження показали, що суворі анаэробы на космічному апараті зустрічаються в дуже невеликих кількостях (отже, використовуються рідко).

У відповідності польотного проекту вимогам ПК дає можливість кожній державі, що здійснює космічні польоти, завірити відповідні організації, що біологічний карантин дотримується і що внаслідок цих польотів планети будуть збережені як біологічні заповідники для подальших наукових досліджень. Тільки при дотриманні самих суворих заходів, якими складними вони не були, планети будуть залишатися незайманими в очікуванні майбутніх досліджень. До того часу, коли людина висадиться на ці планети і зможе використати в своїх потребах. Але це буде при умовах, коли людство зможе продовжувати вивчення космічного простору з упевненістю, що не існує загрози безповоротного забруднення планет, тобто до часу, поки результати досліджень космічного простору не підтвердять можливості зняття карантину.

Практичний огляд пошуку і досліджень неземних форм життя.

У попередніх главах розглянуті теоретичні аспекти проблеми пошуку і досліджень неземних форм життя, тепер розглянемо практичне розв'язання цього питання. Хоч з моменту польоту першої людини в космос не пройшло і 35 років, але у вчених з'явилося стільки нової інформації про тіла Сонячної системи, скільки її не було за віки досліджень до цього, причому у багато разів більше. Потік такої інформації пов'язаний з наявністю у сучасної науки таких помічників, як АБЛ (про них говорилося вище). Саме вони своєю роботою на даний момент змогли замінити людину при дослідженні планет Сонячної системи, де могло б бути життя.

Не можна забувати того, що якщо існуюча де - те жива матерія має інакшу якісну і структурну хімічну організацію і, отже, в процесах живлення, дихання і виділення беруть участь абсолютно інші речовини, позитивна відповідь автоматичних апаратів, працюючих по програмі земних критеріїв, взагалі не може бути отримана.

Для рішення задач виявлення життя поза Землею потрібна правильна постановка питань (з урахуванням вище сказаного), які можна розбити на три великі групи:

Виявлення на планетах хімічних сполук, подібних амінокислотам і білкам, які звичайно зв'язуються з життям на Землі.

Виявлення ознак обміну речовин - чи поглинаються живлячі речовини земного типу неземними формами.

Виявлення форм життя, подібних земною твариною, відбитків життєвих форм у вигляді копалин або ознак цивілізації.

Хоч життя теоретично можливе на будь-якій з планет, на їх супутниках і на астероїдах, наші можливості поки обмежені (в посилці апаратури) Місяцем, Марсом і Венерою.

Місяць.

Більшість вчених вважають Місяць абсолютно "мертвої" (відсутність атмосфери, різні випромінювання, що не зустрічає перешкоди на шляхи до поверхні, великі перепади температури і т. д.). Однак деякі форми можуть жити в тіні кратерів, особливо якщо, як показують останні спостереження і дослідження, там все ще протікає вулканічна діяльність з виділенням тепла, газів і водяних пар. Цілком можливо, що, якщо життя на Місяці немає, то вона може бути вже заражена, при недотриманні ПК (хоч є дані, що показують зворотне), земним життям після примісячення на ній космічних апаратів і кораблів і, можливо, метеоритами, якщо вони можуть з'явитися переносчиками життя.

Венера.

Венера також, по - видимому, млява, але по інших причинах. Згідно з вимірюваннями температури на поверхні Венери дуже високі для життя земного типу, а її атмосфера також негостинна. Вченими обговорювалося немало ідей на цю тему. Автори робіт по даній темі торкалися можливості існування біологічно активних форм як на поверхні, так і в хмарах. Відносно поверхні можна затверджувати, що більшість органічних молекул, вхідних до складу біологічних структур, випаровуються при температурах, набагато менших 5000С, в протеїни змінюють свої природні властивості. До того ж на поверхні немає рідкої води. Тому земні форми життя, по - видимому, можна виключити. Досить штучними представляються інші можливості, що включають свого роду "біологічні холодильники" або структури на основі кремнийорганических з'єднань (як вже згадувалося вище).

Значно більш сприятливим представляються умови в хмарах, відповідні земним на рівні біля 50 - 55 км. над Землею, за винятком переважаючого змісту СО2 і практичної відсутності О2 і 2.

Проте про хмари є умови для освіти фотоаутотоф. Однак в умовах атмосфери істотна трудність пов'язана з утриманням таких організмів поблизу рівня з сприятливими умовами, так щоб вони не захоплювалися в нижележащую гарячу атмосферу. Щоб обійти цю трудність, Моровіц і Салан висунули припущення у венерианских організмах в формі изопикнических балонів (фотосинтетических), що заповнюються фотосинтетическим воднем.

Це все поки тільки гіпотези, навряд чи вони можуть розглядатися як з точки зору виникнення життя в хмарах, так і свого роду "залишків" біологічних форм, що ніколи існували на планеті. Звісно, це не виключає того, що в певний період своєї історії Венера володіла значно більш сприятливими умовами, придатними для вияву біологічної активності.

Специфікою еволюції, особливостями теплообміну, природою хмар, характером поверхні далеко не вичерпуються проблеми Венери, що продовжує, незважаючи на величезні успіхи, досягнуті за останні роки, в її вивченні, по праву зберігати за собою назву планети загадок.

Розкриття цих загадок, безсумнівно, збагатить як планетологию, так і інші науки новими фундаментальними відкриттями. Потужність газової оболонки, своєрідний тепловий режим, незвичність власного обертання і інші особливості різко виділяють Венеру з сім'ї планет Сонячної системи. Що породило такі незвичайні умови? Чи Є атмосфера Венери "первинній", властивій молодій планеті, або такі умови виникли пізніше, внаслідок безповоротних геохімічних процесів, зумовлених близькістю Венери до Сонця, - ці питання заслуговують самого пильної уваги і вимагають подальших всебічних досліджень, аж до польоту, що пілотується до так цікавої планети (мал.)

Марс.

Сама досліджувана зараз планети, на якій ведуться пошуки, - Марс, але не всі вчені погоджуються з тим, що на ній можуть існувати які - те форми життя, деякі вважають Марс незаселеним. З урахуванням цього зупинимося на цій планеті детальніше. Аргументи проти життя на Марсі переконливі і добре відомі, приведемо деякі.

Температура.

Середня температура майже (на Землі + 150С). температура всієї планети може впасти до світанку до. У середині марсіанського літа поблизу екватора температура становила +300С, але, можливо, в деяких областях поверхня ніколи не нагрівається до 00С.

Атмосфера.

Як показали польоти "Марінеров", загальний тиск лежить в області 3 - 7 мб (на Землі 1000 мб). При цьому тиску вода буде швидко випаровуватися при низьких температурах. Атмосфера містить невелику кількість азоту і аргону, але головна маса - вуглекислота, що повинно сприяти фотосинтезу; але ще менше в марсіанській атмосфері кисня. Правда, багато які рослини можуть жити і без нього, але для більшості земних він необхідний.

Вода.

Спостерігаючи полярні шапки, астрономи зробили висновок, що вони складаються з води. Вважалося, що вони можуть складатися з твердої вуглекислоти (сухого льоду). У атмосфері не раз спостерігалися хмари різних типів, по - видимому, що складаються з крижаних кристалів (взагалі утворення хмар на Марсі - рідкість. Спектроскопически недавно була виявлена вода, але вогкість там повинна бути дуже низькою. Це може вказувати на змочування грунту вологою атмосфери, хоч таке явище буває дуже рідко. Не видно руху рідкої води по планеті, хоч переміщення води від полюса до полюса дійсно відбувається (по мірі танення південної полярної шапки північна наростає).

Ультрафіолетове випромінювання.

Практично все ультрафіолетове випромінювання Сонця проникає крізь розріджену атмосферу до поверхні планети, що згубно впливає на все живе (на земне, принаймні ). Рівень космічного випромінювання вище, ніж на Землі, але по більшості розрахунків він не небезпечний для життя.

Проте клімат Марса, атмосфера віддалено аналогічні земним. Ця планета вільна від зараження речовинами земного походження. Тому виявлення життя на ній найбільш ймовірно.

Цікаві спостереження.

Не дивлячись на всі ці доводи, ряд спостережень говорить на користь життя на Марсі так переконливо, що не можна не згадати про них. Приведемо деякі з них.

Дільниці марсіанської поверхні, які вчені називають морями, виявляють всі ознаки життя: під час марсіанської зими вони тьмяніють або майже зникають, а з настанням весни полярні шапки починають відступати, і тоді "моря" негайно починають темніти; це потемніння просувається до екватора, тоді як полярна шапка відступає до полюса. Важко вигадати цьому явищу інше пояснення, крім того, що потемніння викликається вологою, виниклою при таненні полярної шапки.

Поступове просування потемніння від краю полярної шапки до екватора здійснюється з постійною швидкістю, однаковою з року в рік. У середньому фронт потемніння рухається до екватора з швидкістю 35 км / доби. Саме по собі це неймовірне, оскільки швидкість вітру на поверхні Марса (рух жовтих пылевых хмар) досягає 48 - 200 км / година і для нього типова форма гігантських циклонів. Все це виглядає аномалією, якщо вважати, що потемніння грунту зумовлене перенесенням вологи з полярних шапок атмосферними течіями. Принаймні, фізичні теорії, що висувалися досі для пояснення цього явища, були знехтувані.

Іноді марсіанські "моря" покриваються шаром жовтого пилу, але через декілька днів з'являються знов. Якщо вони складаються з марсіанських організмів, ці організми повинні або прорости крізь пил, або "струсити" її з себе. Разюча " густина" марсіанських "морів" порівняно з навколишніми їх так званими "пустелями". Якщо "моря" так добре фотографуються крізь червоний фільтр, то, значить, вони складаються з організмів, що покривають грунт суцільним шаром (аналогічне спостереження наших пустель з літака з висоти, такої, щоб окремих рослин не можна було розрізнити).

У марсіанських "морях" і "пустелях" іноді швидкі, що відбуваються протягом декількох років зміни. Так, в 1953 р. з'явилася темна область величиною з Францію (Лаоконов вузол). Вона з'явилася там, де в 1948 р. була пустеля. Якщо таке нашестя на "пустелю" здійснили марсіанські рослини, то вони, очевидно, не просто існують. Це спостереження так разюче, що можна подумати про Марсіанський розум, що відвоював для себе частину "пустелі" за допомогою агротехніки. Зроблені апаратами "Марінер" знімки показують, що в областях, званих астрономами "морями", кратери розташовані найбільш густо. Так чи інакше - ймовірно, що життя могло зародитися на дні кратерів і потім перейти на піднесеності між ними. У дуже хороших умовах видимості марсіанські "моря" дійсно розпадаються на безліч дрібних деталей, але у нас немає підстав вважати, що зараз життя обмежується дном марсіанських кратерів, оскільки "моря" дуже обширні для такого пояснення.

Не так давно була висунена гіпотеза (І. С. Шкловським) про те, що супутники Марса можуть бути штучними. Вони рухаються по майже кругових, екваторіальних орбіта, і в цьому значенні вони відрізняються від природних супутників будь-якої іншої планети Сонячної системи. Вони знаходяться на близькій відстані від Марса і по величині дуже невелики (біля 16 і 8 кілометрів в діаметрі). Видно, їх відбивна здатність більше, ніж у Місяця. Прискорення при русі одного з супутників відбувається таким чином, що є основа допустити, що супутники представляють порожнисту сферу.

На поверхні Марса іноді спостерігаються дуже яскраві світлові спалахи. Іноді вони продовжуються по 5 хвилин, а услід за цим виникає біла хмара, що розширяється. У деяких вчених склалося враження, що з 1938 року - першого відомого такого випадку - така подія повторювалася 10 - 12 разів. Яскравість спалаху еквівалентна яскравості вибуху водневої бомби. Такий яскравий голубувато - біле світло навряд чи може бути вулканічним, а вибух упалого метеорита не міг би продовжуватися так довго. Але в той же час навряд чи це термоядерний вибух. Чи Є так звані спалахи на поверхні Марса феноменів або яким - те продуктом розуму? Для відповіді на це питання треба буде досліджувати Марс безпосередньо.

Канали. Ці освіти на Марсі довго були предметом суперечки як можливий доказ розумного життя. У цієї замкненої мережі ліній, яка стає видимою при сприятливих умовах в нашій атмосфері і на поверхні Марса, повинне бути пояснення. Перша особливість в тому, що це замкнена мережа, у якої лише дуже небагато лінії просто обриваються в "пустелях", не приєднуючись ні до чого іншого. Друга - в тому, що лінії сітки перетинаються в темних плямах, названих оазисами. На Місяці немає нічого схожого. І ця мережа непохожа на лінії скидання або тріщини між кратерами (метеоритними) на поверхні Землі. Але міста на дні кратерів напевно будуть сполучені мережею комунікацій, включаючи підземну зрошувальну систему, вдовж якою розташовуються "ферми" (цим, можливо, пояснюється ширина каналів - до 30 - 50 кілометрів). Зараз можна сказати, що сірі лінії незвичайно правильної геометричної форми, що спостерігалися на Марсі - результат складної і недостатньо дослідженої оптичної ілюзії, виникаючої при спостереженні планети, а також при фотографуванні в слабі телескопи або при поганій якості зображення. На знімках, отриманих з космічних станцій, сітка "каналів" на Марсі відсутня, проте окремі квазилинейные природні освіти існують. Але серед них великі не мають досить правильної форми, а дрібні ні при яких умовах не могли бути помічені з Землі.

Отже, ми маємо складну мережу каналів, сезонні зміни забарвлення, супутників, яскраві світлові спалахи, за якими слідують білі хмари. Саме просте пояснення цьому - на Марсі є життя, принаймні могла б бути. Виходячи з вище сказаного і враховуючи останні дані, можна передбачити, що там, можливо, є і розум. Ця можливість достатня велика, щоб виправдати всякі зусилля для досягнення Марса і дослідження його поверхні.

Метеорити.

Великий інтерес представляють кам'яні метеорити, серед яких звертає на себе увагу нечисленна група так званих углистых хондритов. Углистые метеорити містять в собі багато розсіяної углистого речовини і углеводороды. Вміст вуглеводу в них може бути 5 %, а вуглевод, як відомо, є найважливішою складовою частиною органічної матерії. Однак він може мати і абиогенное походження. Саме абиогенное походження і приписувалося углистому речовині метеоритів з часів Берцеліуса, що досліджувала в 1834 році метеорит АЛ7, упалий у Франції 15 березня 1806 року. Надалі роботами вчених багатьох країн встановлена присутність в углистых хондритах высокомолекулярных углеводородов парафінового ряду. Московський геохімік Г. П. Вдовкин (1961) при дослідженні углистых метеоритів Грозна і Міген виявив в першому вазелиноподобное речовину з ароматичним запахом, а у другому бітуми, близькі по складу до озокериту. Ще раніше (1890), невдовзі після падіння метеорита Міген (1889 р. в селі Міген на Херсонщине) Ю. Семашко в пробі з цього метеорита виявив 0. 23 % битумного речовини, названого эрделитом. У углистом метеориті Оргей, упалому 14 травня 1864 р. у Франції, знайдені углеводороды парафінового ряду, подібні що містяться в бджолиному воску і шкірці яблук. Озокерит же (гірський пісок) і парафін є сумішшю углеводородов органічного походження. Мало того, внаслідок експериментів американський вчений Р. Берджер з'ясував взагалі фантастичний факт. За допомогою прискорювача він бомбардував протонами суміш метану, аміаку і води, охолоджену до. Через декілька хвилин в суміші виявлялася сечовина, ацетамид і ацетон - органічні речовини, потрібні для синтезу більш складних з'єднань. Напрошується висновок, що в космосі, де є незліченні атоми різних елементів, що опромінюються потоком радіації, можуть утворюватися і більш складні з'єднання аж до амінокислот, з яких складається білок - основа життя.

Майже всі "організовані елементи (елементи органіки) більш усього на зовнішній вигляд нагадують оболонки древніх докембрийских одноклітинних водоростей (протосферидий) - дрібних сфероморфид, в також спори деяких фоссильных грибів (мал.). Протосферидии були широко поширені у верхньому протерозое (інтервал абсолютної шкали часу 1500 - 650 млн. років) і рідше у відносно більш ранньому відкладенні раннього протерозоя (1500 - 2800 млн. років). Цікаві і дані радянських вчених, що встановили аргоновым методом вік декількох углистых і кам'яних метеоритів (в тому числі Міген і Саратов). Він коливається від 4600 млн. років до 600 млн. років. Примітно, що багато які фахівці (мікробіологи, альгологи, микологи, палеологи), познайомившись з "організованими елементами", відмовляються визнавати їх спорідненість із земними організмами. Інші навпаки, вважають, що "організовані елементи" - залишки організмів, що жили і загаслих на Землі, після викинених в космос могутніми вулканічними виверженнями. Більшість дослідників основним джерелом метеоритів вважають пояс астероїдів. По існуючій гіпотезі астероїди виникли згодом руйнування великої планети, що ніколи існувала Фаетон, а "організовані елементи" являють собою залишки біосфери цієї гіпотетичної планети.

Навколо знахідок "організованих елементів" в метеоритах продовжуються жаркі спори, але всі сперечальники визнають необхідність подальших досліджень.

Прилади для пошуку.

Як сказано вище, передусім із - за обмежених технічних можливостей зараз і найближчим часом польоти автоматичних апаратів і кораблів, що потім пілотуються можуть проводитися тільки на Місяць, Венеру і Марс. Вченим багатьох галузей наук передусім цікавий Марс для з'ясування відповідей на питання наявності життя, промислового виробництва різноманітних матеріалів і можливого заселення цієї планети. Але передусім потрібна відповідь на питання - чи є життя на Марсі?

Сьогодні цю задачу можуть виконувати автоматичні міжпланетні станції, що можуть сфотографувати небесне тіло, при прольоті над будь-якою його дільницею, а також по команді з Землі спустити дослідницький модуль (посадочний) і взяти необхідні проби грунту, речовини або атмосфер. Вивчення цих матеріалів дозволяє вченим зробити якщо не остаточний висновок, то ходячи б остаточні припущення у відповіді на дане питання.

Велике значення в пошуках неземного життя будуть мати і польоти космічних кораблів, що пілотуються, обладнаних передовою технікою і приладами з висадкою людини на досліджувані планети або інші небесні тіла.

Характеристика приладів, вживаних і що можуть застосовуватися в польотах, що пілотуються, і АБЛ для визначення життя приведена в таб. 2.

Випадок з "Вікінгами".

На закінчення розділу приведемо один з найбільш яскравих прикладів пошуку неземних форм життя.

У 1976 р. НАСА в США проведений запуск двох автоматичних міжпланетних станцій, що одночасно є АБЛ, з метою досягнути Марс і провести на його поверхні ряд найважливіших експериментів. Після зйомок панорам Марса АБЛ була витягнута частина грунту і проведено його сканування (що виявило, крім Fe, в грунті немало Si, Mg, Al, S, відмічена присутність Rb, Sr,, До і інш.). "Вікінги" приступили до головної програми досліджень на поверхні планети.

Відомо, що організм живе, поки через нього безперервним потоком протікають всі нові частинки навколишнього його матеріального середовища. Пошуком чинників обміну речовин і займалися марсіанські АБЛ. Як і на землі, життя на Марсі може (не дивлячись на інші ідеї) засновуватися на вуглеводі - елементі, здатним організовувати різноманітні хімічні сполуки. Як сказано, земні організми, поглинаючи при життєдіяльності живлячі речовини, виділяють різні гази. Логічно передбачити, що і невидимі марсіани поступають також. Гіпотетичним інопланетянам запропонували їжу, представлену особливими спеціями. У судину з пробою грунту ввели живлячий розчин з міченими атомами вуглеводу. Якщо марсіанські бактерії дійсно засвоюють вуглевод подібно земним, його радіоактивний ізотоп повинен зустрітися в газах, що виділяються ними.

Перші звістки з Марса і обрадували, і засмутили. Лічильник приладу АБЛ клацав там значно частіше, ніж в земній лабораторії, де в контрольному експерименті "працювали" реальні мікроорганізми. Зі слів керівника наукової біологічної програми лікаря Клейна, отриману інформацію можна буде тлумачити як наявність життя.

На п'яті доби радіоактивність почала знижуватися, можливо, закінчилася їжа. Якщо ж це була хімічна реакція, то затухання процесу могло б означати лише поступове витрачання речовини грунту, що вступила в неї. Нова реакція живлячого розчину не повинна була в такому випадку викликати помітного збільшення радіоактивності. Однак після додавання рідини свідчення лічильника зростали так, як якби оголодавшие бактерії знову підбадьорилися.

Ще більше хвилювань викликали свідчення другого приладу, призначеного для дослідження газообміну передбачуваних живих організмів з навколишнім середовищем. Грунт, що знаходиться в атмосфері приладу, змочували живлячим бульйоном і підігрівали. Періодично з камери відбиралися проби повітря для аналізу. Усього через декілька діб замість розрахованих дванадцяти було зареєстровано виділення кисня, в більш ніж 15 - 20 разів перевищуюче очікуване.

Спочатку в пошуках пояснення такого явища звинуватили хімію. Дійсно, реакція сухого грунту з рідиною могла відбуватися бурхливо. Як можливий кандидат на джерело кисня називали кристалічний перекис водня, який міг міститися у верхніх шарах марсіанського грунту.

За здогадками (часом ризикованими) справа не стала: "Враховуючи суворі умови на Марсі (температура в місці посадки мінялася від до +300С), не виключено, що живі організми знаходяться в "сплячці", і ним потрібні відповідні умови для повернення до життя. Рясна кількість води і живлячих речовин була б бенкетом для цих мікроорганізмів. Що ж: хімія або біологія? Виділення газів в обох приладах тривало довше, ніж при хімічних реакціях, але менше, ніж в біологічних процесах. Ми знаходимося де - те на середині" - констатував одного з вчених.

На Землі вмісні хлорофіл клітки під дією сонячних променів утворять органічні речовини з вуглекислого газу і води. Чи Не так використовують енергію світила і марсіанське життя? У марсіанське повітря судина, що заповнила з грунтом, додали небагато радіоактивного ізотопу вуглеводу. Щоб мікроби, якщо вони є, відчували себе як будинок, над ними запалили лампу, імітуюче характерне для Марса сонячне світло. Інкубація тривала двоє діб, кліткам давали можливість добре засвоїти мічений вуглевод. Після камеру очистили від газів, а грунт нагріли до 6000С, при цьому з нього повинні були випарується освічені при фотосинтезі органічні речовини з міченими атомами, а лічильник радіоактивних частинок - підрахувати їх результати.

Зареєстрований в експерименті рівень радіоактивності в 6 раз перевищив той, який спостерігався б при відсутності в грунті мікроорганізмів.

Остаточно віднести це що - те до живої або мертвої природи повинні були допомогти контрольні досліди в земній лабораторії. Якщо ці дані були б отримані на Землі, був би зроблений безумовний висновок про отримання слабого біологічного сигналу, але за даними з Марса вчені не хотіли робити поспішних висновків. У тих, що імітують Марс на Землі лабораторіях було проведено трохи дослідів на виявлення життя, результати - абсолютно ідентичні отриманим з Марса.

Висунені багато які гіпотези, серед яких - те, що хоч "Вікінги" проводили експерименти на колосальній відстані один від одного, вони знаходилися в місцях, багатих рожевим пилом і тому невідповідних для життя.

Астроном К. Сагал не виключає наявності життя на Марсі у вигляді ізольованих оазисів. Думки вчених розділилися "п'ятдесят на п'ятдесят". Проводилися нові експерименти із залученням нових фахівців. У результаті перевагу віддали неживій природі. Основною причиною явищ, що спостерігаються назване сонячне випромінювання, що не зустрічає на Марсі захисного озонового шара (знову ж - тільки гіпотеза).

Готові форми життя - клітки і примітивні організми - складаються з особливих матеріалів, побудованих на основі вуглеводу. Їх наявність або відсутність повинна бути, мабуть, самим серйозним аргументом в спорі вчених.

Той же К. Саган, не дивлячись на цю обставину, вважає, що оазиси життя на Марсі можуть бути незвичайними і химерними на зовнішній вигляд і хімічний склад, і по поведінці, так що їх неможливо ідентифікувати як життя з наших уявлень (життя на основі інших елементів, крім вуглеводу, розглядалося вище). На Марсі органічна речовина могла з'явитися внаслідок хімічних процесів в атмосфері і на поверхні планети. Могли занести його і метеорити.

І, нарешті, без органіки не могли обійтися ні давно загасле, ні існуюче життя.

Остаточно відповісти на питання про життя на Марсі зможуть вчені після проведення ними безпосередньо досліджень на поверхні планети.

Пошук неземних цивілізацій.

Раніше розглядався вияв життя поза Землею на будь-якому рівні її розвитку як саме чудове явище. Але пошуки життя ведуться і на більш високому рівні розуму, іншими способами. Розум асоціюється з поняттям цивілізація. Зараз не виключається наявність неземних цивілізацій (ВЦ), що викликає надії і бажання вчених у встановленні контакту з ними.

Один з способів пошуку ВЦ - радіоастрономічний, полягає в подачі радіосигналів із землі в певні дільниці Всесвіту. Сигнали містять інформацію про землянах і нашу цивілізацію і питання про характер іншої цивілізації і пропозиція встановити взаємний контакт.

Другий спосіб продемонстрований при запуску автоматичних міжпланетних станцій для дослідження зовнішніх планет Сонячної системи, "Піонерів" і "Вояджеров", які при передбачуваній зустрічі з ВЦ (пролетівши мимо зовнішніх планет і виявившись в міжзоряному просторі) несли докладні відомості про нашу цивілізацію, дружні побажання інопланетянам, тобто робилося припущення, що при можливої зустрічі земних апаратів ВЦ зможе розшифрувати послання землян, і, можливо, побажає вступити з нами в контакт.

Висновки.

Пошук чужеродных форм поза Землею має велике значення для розробки фундаментальних проблем, пов'язаних із з'ясуванням походження і суті життя.

При збереженні планетарного карантину планети будуть збережені як біологічні заповідники для подальших наукових досліджень, а Земля буде захищена від небезпечних пришельців з космосу.

Важко переоцінити внесок в розвиток науки, який буде зроблений при виявленні інопланетних форм життя, однак і відсутність життя на інших планетах Сонячної системи не тільки виключає розвиток экзобиологических досліджень, але і є перешкодою на шляху подальшого вдосконалення методів автоматичного і за допомогою людини виявлення і зняття характеристик живих систем. Результати в цій області, що є частиною біологічного приладобудування, безсумнівно, знайдуть широке застосування в сучасній біології і інших областях людської діяльності, не говорячи вже про задачі освоєння космічного простору.

У цей час ми знаємо тільки наше життя, і від неї ми повинні вийти в думках про інші можливі форми біологічної організації.

Люди повинні бути готові до зустрічі з можливо неоднозначним, непередбачуваним, доселе небаченим іншим життям, а значить і розумом.

Пошуки життя поза Землею є лише частиною вартого перед наукою більш загального питання про виникнення життя у Всесвіті.

Список літератури.

О. Г. Газенко, М. Кальвін. Основи космічної біології і медицини, т. 1. Москва, Наука, 1976.

Ю. Колесников. Вам будувати зореліт. Москва, Наука, 1990.

Р. О. Кузьмін, І. Н. Галкин. Як влаштований Марс. Серія "Космонавтика і астрономія". Москва, Знання, 1989.

Б. П. Константінов. Населений космос. Москва, Наука, 1978.

В. А. Алексеєв, С. П. Мінчин. Венера розкриває таємниці. Москва, Машинобудування, 1975.

Ю. Г. Мізгун. Неземні цивілізації. Москва, Екологія і здоров'я, 1993.

Освоєння космічного простору в СРСР. Академія наук СРСР. Москва, Наука, 1977.

© 8ref.com - українські реферати
8ref.com