March 25th, 2018
Но всё хорошее когда-нибудь кончается. Однажды Земля станет непригодной для поддержания той жизни, которую мы знаем. Может быть, этого не случится еще миллионы лет. Но астрофизика нам подсказывает, что катастрофа может произойти в любой момент. Да и вообще когда то людям придется столкнуться именно с этими причинами вплотную
Учёные нашли немало причин, по которым Земля может стать безжизненной.
1) Ядро планеты остынет
Земля окружена магнитным полем, называемым магнитосферой, которая защищает нас от солнечного ветра.
Это поле создаётся благодаря вращению планеты, из-за которого жидкая железоникелевая оболочка (внешнее ядро) движется вокруг твердой металлической сердцевины (внутреннего ядра), образуя гигантский магнитный генератор.
Магнитосфера отклоняет энергетические частицы, испускаемые солнцем, изменяет их размер и форму.
Если ядро планеты остынет, то мы потеряем нашу магнитосферу - а также защиту от солнечного ветра, из-за чего он постепенно разнесёт атмосферу Земли по всему космосу.
Марс, у которого когда-то была вода и атмосфера, несколько миллионов лет назад постигла именно такая участь, и он превратился в сухой и безжизненный мир, каким мы его знаем теперь.
2) Произойдёт расширение Солнца
Солнце, а особенно наше расстояние до него - это, пожалуй, самый важный фактор, благодаря которому стало возможно существование жизни.
Однако Солнце - звезда. А звёзды умирают.
Прямо сейчас Солнце находится в середине своего жизненного пути, постоянно превращая водород в гелий при помощи термоядерных реакций.
Но это не может длиться вечно. Через несколько миллиардов лет водород в ядре Солнца закончится, и оно начнёт перерабатывать гелий.
Из-за того, что переработка гелия даёт гораздо больше энергии, Солнце начнёт расширяться, и, возможно - притягивать Землю к себе.
Мы сгорим и испаримся.
Либо так, либо расширение солнца напротив, оттолкнёт Землю, она сойдет со своей орбиты и будет обречена скитаться по космосу как планета-странник - мёртвым куском холодного камня.
3) Земля столкнётся с планетой-странником
В космосе немало планет, которые перемещаются по нему свободно, а не вращаются вокруг звезды. Планеты достаточно часто оказываются выкинуты из своих звёздных систем во время их формирования.
Недавние расчёты показывают, что количество планет-странников в Млечном Пути превосходит количество звёзд в 100 000 раз.
Одна из таких планет может приблизиться к Земле и опасно дестабилизировать её орбиту.
Или бродячая планета может столкнуться с Землёй. Причём такое уже случалось - около 4,5 млн. лет назад маленькая планета столкнулась с более крупной, что сформировало Землю и Луну такими, как мы их знаем.
4) Земля столкнётся с астероидом
В Голливуде очень любят такие сценарии.
Камни из космоса могут быть очень разрушительными - уничтожил же один из них динозавров. Хотя, конечно, для того, чтобы уничтожить планету полностью нужно гораздо больше астероидов.
Но это всё равно может произойти. Например, в течение сотен миллионов лет с момента формирования Земли астероиды сталкивались с ней очень часто. Удары были так сильны, что океаны кипели годами, а температура воздуха была выше 500 градусов по Цельсию. Жизнь на Земле тогда была одноклеточной, и была представлена в виде особо жаростойких микробов. Большая часть современных форм жизни такого бы не перенесла.
5) Земля может сблизиться с блуждающей чёрной дырой
Чёрные дыры, пожалуй, вторая по популярности в Голливуде причина смерти планеты. Легко понять почему.
Они загадочные и пугающие. Даже само их название звучит жутковато.
Мы немногое знаем о чёрных дырах, зато знаем, что они настолько массивны, что даже свет не может вырваться за пределы их горизонта событий.
Также учёные знают, что существуют чёрные дыры, свободно путешествующие по космосу. Так что не исключено, что одна из них может навестить и Солнечную систему.
Если уж свет не может вырваться из чёрной дыры, то Земля уж точно не сможет. Есть две теории того, что произойдёт с планетой после того, как она пересечёт точку невозврата достаточно большой чёрной дыры. Менее крупная просто растянет (как говорят астрофизики, «спагеттифицирует») планету.
Некоторые физики говорят, что за горизонтом событий атомы будут растягиваться до тех пор, пока не уничтожаться полностью.
Иные - что мы попадём в другую часть вселенной, а то и в другое измерение.
Но, даже если чёрная дыра не затянет в себя Землю, то пройдя достаточно близко, она может вызвать землетрясения и другие стихийные бедствия или нарушить орбиту планеты, так что мы либо покинем солнечную систему, либо упадём на Солнце.
6) Земля будет уничтожена всплеском гамма-излучения
Всплески гамма-излучения (или просто гамма-всплески) - одни из самых мощных явлений во вселенной.
Многие из них - результат коллапса звезды во время её смерти. Один короткий всплеск может содержать больше энергии, чем Солнце может выработать за всю свою жизнь.
Такой мощный поток энергии может лишить Землю озонового слоя, сделав нас беззащитными перед опасным ультрафиолетовым излучением, и запустить механизм быстрого глобального похолодания.
Гамма-всплеск, попавший в Землю 440 млн. лет назад, мог быть причиной первого массового вымирания.
Но, к счастью, Дэвид Томпсон, заместитель руководитель проекта по наблюдению за гамма-излучением, сказал, что гамма-всплески на самом деле не очень опасны.
Он сказал, что шанс того, что Земля попадёт в поток гамма-всплеска, примерно равен «шансу того, что я встречу полярного медведя у себя в туалете».
7) Вселенная распадётся на части в своём последнем «Большом Разрыве»
Это то, что может уничтожить всю вселенную, не только Землю.
Суть вот в чём: неизвестная сила, называемая тёмной энергией, заставляет вселенную расширяться всё быстрее и быстрее.
Если расширение продолжится (что очень возможно), через 22 миллиарда лет межатомные связи ослабнут, и вся материя во вселенной постепенно рассеется в виде энергии.
Но если предположить, что Большого разрыва всё же не случится, то что может произойти после глобальной катастрофы, которую не переживёт человечество?
Вполне возможно, что выживут некоторые микробы, из которых потом вновь разовьётся жизнь.
Но если уничтожение будет абсолютным, то, на крайний случай, мы можем надеяться, что где-то во вселенной есть другая разумная жизнь, которая сможет отдать нам последние почести.
Из архивов «Континента»
Хорошо известно, что наша Вселенная образовалась около 14 миллиардов лет тому назад в результате гигантского взрыва, известного в науке как Big Bang. Возникновение Вселенной “из ничего” не противоречит известным законам физики: положительная энергия вещества, образовавшегося после взрыва, в точности равна отрицательной энергии гравитации, так что полная энергия такого процесса равна нулю. В последнее время ученые обсуждают также возможность образования и других вселенных – “пузырей”. Мир, согласно этим теориям, состоит из бесконечного числа вселенных, о которых мы пока еще ничего не знаем. Интересно, что в момент взрыва образовалось не только трехмерное пространство, но, и что очень важно, и время, связанное с пространством. Время – причина всех тех изменений, которые произошли во Вселенной после Big Bang. Эти изменения происходили последовательно, шаг за шагом по мере возрастания стрелы времени, и включают в себя образование огромного числа галактик (порядка 100 млрд.), звезд (число галактик умноженное на 100 млрд.), планетных систем и в конечном счете самой жизни, включая разумную жизнь. Чтобы представить себе, как много звезд во Вселенной, астрономы приводят такое любопытное сравнение: число звезд в нашей Вселенной сравнимо с числом песчинок на всех пляжах Земли, включая моря, реки и океаны. Вселенная, замороженная во времени, была бы неизменной и мало интересной и в ней не было бы никакого развития, т.е. всех тех изменений, которые произошли потом и в конечном счете привели к существующей картине мира.
Возраст нашей Галактики 12.4 миллиардов лет, а нашей солнечной системы 4.6 млрд. лет. Возраст метеоритов и самых старых камней на Земле немного меньше 3.8-4.4 млрд. лет. Первые одноклеточные организмы, лишенные ядер прокариоты и зелено-голубые бактерии, появились 3.0-3.5 млрд. лет тому назад. Это простейшие биологические системы, способные образовывать протеины, цепи аминокислот, состоящие из основных элементов жизни С, Н, О, N, S, и ведущие независимый образ жизни. Простые зелено-голубые “аlgае”, т.е. водяные растения без сосудистых тканей и “archaebacteria” или старые бактерии (используемые для приготовления лекарственных препаратов) и сегодня важная часть нашей биосферы. Эти бактерии – первое успешное приспособление жизни на Земле. Интересно, что зелено-голубые бактерии и другие прокариоты почти не изменились в течение млрд. лет, в то же время исчезнувшие динозавры и другие виды уже никогда не могут возродиться снова, т.к. условия на Земле сильно изменились, и они уже не могут пройти через все те этапы развития, которые они прошли в те далекие годы. Если по тем или иным причинам жизнь на Земле прекратится (из-за столкновения с гигантским метеоритом, в результате взрыва соседней к солнечной системе суперновой или нашего собственного самоуничтожения), она не может начаться вновь в том же виде, ибо теперешние условия в корне отличаются от тех, которые были около четырех млрд. лет тому назад (например, наличие свободного кислорода в атмосфере, а также изменение фауны Земли). Эволюция, уникальная по своей сути, уже не может повториться в том же виде и пройти все те этапы, через которые она прошла за минувшие миллиарды лет. Доктор Пайсон из Лос-Аламосской Национальной Лаборатории США высказал весьма любопытную мысль о роли эволюции в организации системы живых структур: “Жизнь – это последовательность молекулярных взаимодействий. Если мы откроем в биологии принцип иной, чем эволюция, мы научимся создавать живые системы лабораторным путем и таким образом понять механизм образования жизни”. Причина, почему мы не можем лабораторным путем осуществить превращение видов (например, мухи дрозофилы в какой-нибудь другой вид), состоит в том, что в естественных условиях на это понадобились миллионы лет, и мы сегодня не знаем другого принципа, как вызвать такое превращение.
По мере увеличения количества прокариотов они “изобрели” явление фотосинтеза, т.е. сложную цепь химических реакций, в которых энергия солнечного света вместе с углекислым газом и водой преобразуется в кислород и глюкозу. В растениях фотосинтез осуществляется в хлоропластах, которые содержатся в их листьях, приводя к атмосферному кислороду. Атмосфера, насыщенная кислородом, появилась 2-2.5 млрд. тому назад. Эукариоты, многоклеточные клетки, содержащие ядро с генетической информацией, а также органеллы, образовались 1-2 млрд. лет тому назад. Органеллы содержатся в клетках прокариотов, а также в клетках животных и растений. ДНК – это генетический материал любой живой клетки, в которой содержится наследственная информация. Наследственные гены расположены в хромосомах, которые содержат протеины, связанные с ДНК. Все организмы – бактерии, растительный и животный миры – несмотря на гигантское разнообразие видов, имеют общее происхождение, т.е. имеют общего предка (common ancestor). Дерево жизни состоит из трех основных ветвей – Bacteria, Archaea, Eukaria. В последнюю группу входит весь растительный и животный мир. Все известные живые организмы образуют протеины, используя лишь 20 основных аминокислот (хотя общее количество аминокислот в природе равно 70), а также используют одну и то же молекулу энергии АТФ для запаса энергии в клетках. Они также используют молекулы ДНК для передачи генов из одного поколения другому. Ген – это фундаментальная единица наследственности, часть ДНК, который содержит информацию, необходимую для синтеза протеина. Различные организмы имеют сходные гены, которые могут подвергаться мутации или улучшаться в течение длительной эволюции. От бактерий до амеб и от амеб до человека) гены ответственны за характеристики организмов и улучшение видов, тогда как протеины поддерживают жизнь. Все живые организмы используют ДНК, чтобы передать свои гены другому поколению. Генетическая информация передается от ДНК протеину путем сложной цепочки превращений посредством РНК, которая подобна ДНК, но отличается от нее своей структурой. В цепочке превращений химия®биология®жизнь синтезируется органическая молекула. Биологам хорошо известны все эти превращения. Самое удивительное из них – расшифровка генетического кода (The Human Genome Project), которая поражает воображение как сложностью, так и совершенством. Генетический код универсален для всех трех ветвей дерева жизни.
Самый интересный вопрос, некоторый человечество ищет ответ в течение всей своей истории, это как возникла первая жизнь и, в частности, зародилась ли она на Земле или же была привнесена из межзвездной среды с помощью метеоритов. Все основные молекулы жизни, включая аминокислоты и ДНК, найдены и в метеоритах. Теория направленной пансмермии (panspermia) предполагает, что жизнь возникла в межзвездном пространстве (интересно, откуда?), мигрирует через огромное пространство, однако эта теория не может объяснить, как жизнь может сохраниться в суровых условиях космоса (опасная радиация, низкие температуры, отсутствие атмосферы и т.д.). Ученые придерживаются теории, согласно которой естественные, хотя и примитивные условия на Земле привели к образованию простых органических молекул, а также к развитию форм различной химической активности, которые, в конечном счете, запустили дерево жизни. В очень интересном эксперименте Miller and Urey, выполненном в 1953 году, они доказали образование сложных органических молекул (альдегидов, карбоксилов и аминокислот) путем пропускания мощного электрического разряда – аналога молнии в естественных условиях – через смесь газов CН4, NH3, H2O, H2, которые имелись в первичной атмосфере Земли. Этот эксперимент продемонстрировал, что основные химические компоненты жизни, т.е. биологические молекулы, могут быть естественным путем сформированы путем симуляции примитивных условий на Земле. Однако, никакие формы жизни, включая полимеризацию молекул ДНК, не были обнаружены которые, по-видимому, могли возникнуть только в результате длительной эволюции.
Тем временем стали появляться более сложные структуры, огромные клетки – органы и большие живые образования, состоящие из млн. и млрд. клеток (например, человек состоит из десяти триллионов клеток). Сложность системы зависела от прошедшего времени и глубины естественного отбора, который сохранял виды, наиболее приспособленные к новым условиям жизни. Хотя все простые эукариоты воспроизводились путем деления, более сложные системы образовывались половым путем. В последнем случае каждая новая клетка берет половину генов от одного родителя и вторую половину от другого.
Жизнь в течение очень длительного периода ее истории (почти 90%) существовала в микроскопических и невидимых формах. Примерно 540 млн. лет тому назад начался совершенно новый революционный период, известный в науке как Cambrian era. Это период бурного возникновения огромного количества многоклеточных видов с твердой оболочкой, скелетом и мощным панцирем. Появились первые рыбы и позвоночные, растения из океанов начали мигрировать по всей Земле. Первые насекомые и их потомки способствовали распространению по Земле и животного мира. Последовательно стали появляться насекомые с крыльями, амфибии, первые деревья, пресмыкающиеся, динозавры и мамонты, первые птицы и первые цветы (динозавры исчезли 65 млн. лет тому назад, по-видимому, вследствие гигантского столкновения Земли с массивным метеоритом). Затем наступил период дельфинов, китов, акул и приматов, прародителей обезьян. Примерно 3 млн. лет тому назад появились существа с необычайно большим и сильно развитым мозгом, hominids (первые предки людей). Появление первого человека (homo sapiens) датируется 200,000 лет тому назад. Согласно некоторым теориям, появление первого человека, который качественно отличается от всех других видов животного мира, возможно, является результатом сильной мутации hominids, которое явилось источником образования новой аллели (allele) – измененной формы одного из генов. Появление современного человека датируется примерно 100,000 лет – тому назад, исторические и культурные свидетельства нашей истории не превышают 3000-7 4000 лет, однако технологически – развитой цивилизацией мы стали совсем недавно, всего лишь 200 лет назад!
Жизнь на Земле – это продукт биологической эволюции, насчитывающей примерно 3.5 млрд. лет. Появление жизни на Земле – это результат большого числа благоприятных условий – астрономических, геологических, химических и биологических. Все живые организмы от бактерий до человека имеют общего предка и состоят из нескольких основных молекул, присущих всем объектам нашей Вселенной. Главные свойства живых организмов – они имеют реакцию, растут, размножаются и передают информацию от одного поколения другому. Мы, земная цивилизация, несмотря на свой юношеский возраст, многого достигли: освоили атомную энергию, расшифровали генетический код человека, создали сложные технологии, стали экспериментировать в области генной инженерии (синтетической жизни), занимаемся клонированием, работаем над увеличением продолжительности нашей жизни (уже сегодня ученые обсуждают возможность увеличения продолжительности жизни до 800 и более лет), начали летать в космос, изобрели компьютеры и даже пытаемся вступить в контакт с внеземной цивилизацией (программа SETI, Search for Extraterrestrial Intelligence). Т.к. другая цивилизация пройдет совершенно другой путь развития, она полностью будет отличаться от нашей. В этом смысле каждая цивилизация по-своему уникальна – возможно, – это одна из причин, почему программа SETI оказалась безуспешной. Мы стали вмешиваться в святая святых, т.е. в процессы, которые в естественной среде занимали бы миллионы и миллионы лет.
Чтобы лучше понять, как мы молоды, предположим, что полная история Земли равна одному году и что наша история началась 1 января. В этой шкале уже 1 июня появились прокариоты и зелено-голубые бактерии, которые вскоре привели к насыщенной кислородом атмосфере. Cambrion эра началась 13 ноября. Динозавры жили на Земле с 13 по 26 декабря, а первые hominids появились днем 31 декабря. К Новому году мы, уже современные люди, послали первое послание в космос – в другую часть нашей Галактики. Только примерно через 100,000 лет (или по нашей шкале через 15 минут) наше послание (не прочитанное еще никем) покинет нашу Галактику и устремится к другим галактикам. Будет ли оно прочитано когда-нибудь? Мы этого не узнаем. Вероятнее всего нет.
Для возникновения в другой части Вселенной цивилизации, подобной нашей, не только потребуются миллиарды лет. Важно, чтобы такая цивилизация имела достаточно времени для своего развития и превращения в технологическую, а главное не уничтожила себя (это другая причина, почему мы не можем найти другую цивилизацию, хотя мы ее ищем более 50 лет: она, возможно, погибает раньше, чем успевает стать технологической). Наша технология может оказать пагубное влияние на атмосферу. Уже сегодня мы озабочены появлением озоновых дыр в нашей атмосфере, которые сильно увеличились за последние 50 лет (озон – трехатомная молекула кислорода, которая, в общем, является ядом). Это – результат нашей технологической активности. Озоновая оболочка предохраняет нас от опасного ультрафиолетового излучения Солнца. Такое излучение, при наличии озоновых дыр, приведет к повышению земной температуры и как результат – к глобальному потеплению (global warming). Поверхность Марса сегодня стерильна из-за отсутствия озонового слоя. За последние 20 лет озоновая дыра в атмосфере Земли возросла до размеров большого континента. Увеличение температуры даже на 2 градуса приведет к таянию льдов, возрастанию уровня океанов, а также к их испарению и опасному увеличению углекислого газа в атмосфере. Затем произойдет новое потепление атмосферы, и этот процесс будет продолжаться, пока не испаряться все моря и океаны (ученые называют это явление runaway greenhouse effect). После испарения океанов количество углекислого газа в атмосфере увеличится примерно в 100,000 раз и составит около 100%, что приведет к полному и необратимому уничтожению не только озонового слоя земной атмосферы, но и всего живого на Земле. Такое развитие событий уже имело место в истории нашей солнечной системы на Венере. 4 млрд. лет тому назад условия на Венере были близки к земным и, возможно, даже там была жизнь, т.к. Солнце в те далекие времена светило не так ярко (известно, что интенсивность излучения Солнца постепенно увеличивается). Возможно, что жизнь с Венеры мигрировала на Землю, а с Земли, по мере возрастания солнечного излучения, мигрирует на Марс, хотя, по-видимому, такое развитие событий маловероятно из-за проблем миграции живой клетки через космос. Количество углекислого газа в атмосфере Венеры сегодня равно 98%, а атмосферное давление почти в сто раз превышает земное. Возможно, это результат глобального потепления и испарения венерианских океанов. Венера и Марс преподают нам важный урок, т.е. мы знаем сегодня, что может произойти и с нашей планетой, если не предпринимать никаких мер. Другая проблема связана с возрастанием излучения Солнца, которое, в конечном счете, обусловит runaway greenhouse effect на Земле с известным результатом.
Наше развитие идет по экспоненте, с ускорением. Население Земли удваивается каждые 40 лет и возросло примерно с 200 тысяч до 6 млрд. за последние 2000 лет. Однако, не содержатся ли в таком бурном развитии семена опасности нашему существованию? Не погубим ли мы свою цивилизацию? Успеем ли мы стать высокоразвитой цивилизацией и понять нашу историю? Сумеем ли мы летать глубоко в космос и найти другую цивилизацию, подобную нашей? Согласно Эйнштейну, самое удивительное в мире состоит в том, что мир познаваем. Пожалуй, эта одна из самых интригующих особенностей человеческой цивилизации – умение раскрывать тайны мира. Мы можем понять мир, в котором живем, и понять законы, управляющие им. Однако, почему эти законы существуют? Почему скорость света, например, равна 300,000 км/сек или почему хорошо известное в математике число я (отношение длины окружности к его диаметру) равно именно 3.14159…? Американский физик А. Майкельсон получил Нобелевскую премию за измерения скорости света с невиданной точностью (напомню, что это гигантская величина: двигаясь с такой скоростью мы бы оказались на Луне через примерно одну секунду, на Солнце через 8 минут, а в центре Галактики через 28,000 лет). Другой пример – расшифровка генетического кода, состоящего из 30 млн. кусочков, каждый длиной в 500-600 букв, потребовала 15 лет работы с использованием сложных программ и компьютеров. Оказалось, что длина всего кода равна длине 100 млн. писем. Это открытие было сделано на рубеже двух тысячелетий и показало, что, возможно, мы научимся лечить болезни любой сложности путем исправления ошибок соответствующего участка поврежденного гена. Математики с помощью быстрых компьютеров рассчитали число я с немыслимой точностью до триллиона знаков после запятой, чтобы знать точное его значение и описать это число с помощью какой-нибудь простой формулы. Кто придумал эти числа и почему они именно такие? Как генетический код мог оказаться столь совершенным? Как физические постоянные связаны с нашим мирозданием? Разумеется, они отражают геометрическую структуру нашей Вселенной и, по-видимому, имеют разное значение для разных вселенных. Мы не знаем этого сегодня, как, впрочем, много другого. Но мы стремимся найти общие законы нашего мира или даже единый закон, из которого могли бы получить все другие законы в частном случае, а также, что очень важно, понять смысл мировых постоянных. Мы также не знаем, связано ли наше существование с выполнением какой-то миссии.
Но вернемся к нашей истории и нашей эволюции. Закончилась ли она и в чем ее смысл? Что произойдет с нами через миллионы лет, если, конечно, мы сумеем решить намят технологические проблемы и не уничтожим себя? В чем смысл появления в нашей истории таких гениальных личностей, как Эйнштейн, Шекспир или Моцарт? Возможна ли новая мутация и создание другого более совершенного вида, чем человек? Может ли этот новый вид решить проблемы мироздания и понять смысл нашей истории? Мы открыли законы и измерили с захватывающей дух точностью мировые постоянные, но мы не понимаем, почему они такие и какова их роль во Вселенной. Если совсем немного изменить те постоянные, то вся наша история выглядела бы по-другому. Несмотря на всю сложность и загадочность генетического кода, загадки самой Вселенной выглядят бесконечными. В чем суть этих загадок и удастся ли нам расшифровать их? Безусловно, мы изменимся. Но как? Являемся ли мы высшим и последним звеном в длительной истории нашего развития? Является ли наша история результатом какого-то остроумного плана или же оно просто результат сотен и тысяч благоприятных условий, которые стали возможными благодаря времени и длительной эволюции? Вне сомнения, что нашему развитию нет предела и оно также бесконечно, как бесконечен мир, состоящий из миллионов и миллионов вселенных, которые постоянно и разрушаются и образуются вновь.
Илья Гулькаров, Профессор, доктор физико-математических наук, Чикаго
June 18, 2005
Полеоклиматологи начали свои расследования. Под подозрением была смена температуры мирового океана. Используя датчики температуры и количества кислорода, они стремятся воссоздать те условия, которые были в момент вымирания.
При температуре 20 градусов по Цельсию уровень кислорода нормальный. Морские животные жили бы в такой воде без проблем. Но с возрастанием температуры количество О2 начинает падать. При 35 градусов уровень кислорода заметно снизился. Эту температуру можно считать критической. Это не обжигающе горячая вода – она приятная и теплая. Однако всему живому в нём будет очень трудно дышать. Так что вероятно это и есть температура океана Пермского периода, опасная для жизни. Но что заставило океан так сильно нагреться?
Существует много теорий, но вымирание совпадает с крупным извержением лавы, которое произошло 250 миллионов лет назад. Учёные называют это излияние «сибирскими трапами». Объём извергнутой на поверхность Пангеи лавы составил 2 миллиона кубических километров. Это ли входило в главные причины гибели жизни на Земле? Есть основания полагать, что да. Это извержение было в 1,5 миллиона раз сильнее, чем извержение вулкана святой Елены. Потоки лавы, толщиной в километр покрыли площадь, равную половине площади США. Извержения сопровождалось выбросами диоксида серы и диоксида углерода. Их концентрация в атмосфере была в 10 раз больше, чем сегодня. Начался каскадный эффект. СО2 покрыл планету плотным слоем. Это повлекло за собой период сильной жары – как на суше, так и в океане. Большинство морских обитателей умирает один за другим – и это только начало. Одна из бактерий на морском дне начинает активно размножатся в условиях нехватки кислорода, выделяя ядовитый сероводород. Попадая в атмосферу он делает жизнь ещё сложнее. Там и так уже начались проблемы из-за высоких температур, а теперь ещё и добавиться проблемы с дыханием, потому как он сильно ядовит.
Излияния сибирских трапов лишает океан обитателей. Жизнь на суше истощена резкими переменами климата и ядовитыми газами в атмосфере. Может ли жизнь оказаться на грани вымирания уже на будущей Пангеи? Разрешительное извержение «сибирских трапов» было неизбежным последствием существования супер-континента. Когда зона субдукции соединяет материки воедино повышается вулканическая активность. Вулканы оказываются закупоренными в таком случае. Мантия становится горячее и давит на земную кору. Наружу начинают вырываться газы и, в конце концов, происходит массовое извержение.
Учёные уверены, что в будущем планету ждём подобное извержение. Оно уничтожит 95% форм жизни. Именно это и было на последней Пангее 250 миллионов лет назад. Но жизнь продолжила развиваться и снова распостранилась по всей планете. Климатологи полагают, что будущий супер-континент может полностью разрушить природную экосистему Земли.
Уровень углекислого газа будет ниже уровня, необходимого для поддержания жизни. В дальнейшем будут взаимодействовать 2 природных процесса. Сначала планета станет теплее из-за активности Солнца, которое станет горячее. А это увеличит количество осадков и штормов, которые снизят уровень углекислого газа. Уровень этого газа значительно изменится и за сам период образования супер-материка. Когда континенты начнут соединяться, субдукция вызовет повышенную вулканическую активность и как следствие увеличение уровня СО2 в атмосфере. Теплый воздух, поднятый над горами, остывает, и влага конденсирует в облака и затем в дождь. Углекислый газ растворяется в воде и вступает в реакцию с минералами породы. Учёные предполагают, что в период формирования новой Пангеи уровень СО2 будет снижаться до критической отметки. На ней вымрут растения и животные, питающиеся ними. В дальнейшем вся жизнь на планете закончится.
Учитывая размеры Вселенной, есть веские причины предполагать существование жизни, помимо земной. И некоторые ученые твердо верят в то, что она будет обнаружена к 2040 году. Но как на самом деле выглядят (если они действительно есть) разумные внеземные формы жизни? Не одно десятилетие научная фантастика описывала нам пришельцев как низкорослых серых гуманоидов с большими головами и в целом не сильно отличающихся от человеческого вида. Однако есть как минимум десять веских причин считать, что разумная внеземная жизнь совсем не похожа на нас.
1. Планеты обладают разной гравитацией
Гравитация является ключевым фактором, влияющим на развитие всех организмов. Помимо ограничения в размерах наземных животных, гравитация является также и причиной, благодаря которой организмы могут адаптироваться под различные изменения окружающей среды. За примерами далеко ходить не нужно. Все доказательства находятся перед нами на Земле. Согласно истории эволюции, организмам, которые однажды решили выйти из воды на сушу, пришлось развить конечности и сложный скелет, так как их тела больше не поддерживались текучестью воды, которая компенсировала воздействие гравитации. И хотя существует определенный диапазон того, насколько сильной может быть гравитация для того, чтобы одновременно поддерживать атмосферу планеты и при этом не раздавить на ее поверхности все остальное, диапазон этот может варьироваться, а, следовательно, могут и варьироваться внешний вид организмов, которые приспособились к ней (гравитации).
Предположим, что сила гравитации Земли будет в два раза больше нынешней. Это, конечно, не означает, что все сложные живые организмы будут выглядеть как карликовые черепахоподобные существа, однако вероятность возникновения двуногих прямоходящих людей резко сократится. Даже если мы сможем сохранить механику нашего передвижения, мы станем гораздо ниже и при этом будем иметь более плотные и толстые кости скелета, которые позволят нам компенсировать возросшую силу гравитации.
Если же сила гравитации окажется в два раза ниже нынешнего уровня, то, вероятнее всего, произойдет обратный эффект. Наземным животным теперь не потребуется наличия мощных мышц и прочного скелета. В общем и целом все станут выше и крупнее.
Мы можем бесконечно теоретизировать по поводу общих характеристик и следствий наличия высокой и низкой гравитации, однако более тонкие детали приспособленности организма к тем или иным условиям мы предсказать пока не в состоянии. Однако эта приспособленность будет определенно прослеживаться во внеземной жизни (если, конечно, мы ее найдем).
2. Планеты обладают разной атмосферой
Аналогично гравитации, атмосфера тоже играет ключевую роль в развитии жизни и ее характеристик. Например, членистоногие, жившие при каменноугольном периоде палеозойской эры (около 300 миллионов лет назад) были гораздо крупнее современных представителей. И все это благодаря более высокой концентрации кислорода в воздухе, которая составляла до 35 процентов, против 21 процента, которая имеется сейчас. Одними из видов живых организмов того времени, например, являются меганевры (предки стрекоз), чей размах крыльев доходил до 75 сантиметров, или же вымерший вид гигантских скорпионов бронтоскорпио, длина которых достигала 70 сантиметров, не говоря уже об артроплеврах, гигантских родственниках современных многоножек, длина тела которых доходила до 2,6 метра.
Если 14-процентное различие в составе атмосферы оказывает столь высокое влияние на размер членистоногих, то представьте, какие уникальные существа могут получиться, если эти различия в объеме кислорода будут гораздо существеннее.
А ведь мы еще даже не затрагивали вопрос возможности существования жизни, которая вообще не требует наличия кислорода. Все это дает нам безграничные возможности предположений того, как эта жизнь может выглядеть. Что интересно, ученые уже обнаружили на Земле некоторые виды многоклеточных организмов, которые не требуют наличия кислорода для существования, поэтому возможность существования внеземной жизни на планетах без кислорода уже не кажется такой безумной, как казалась раньше. Жизнь, существующая на таких планетах, будет определенно отличаться от нас.
3. Основой внеземной жизни могут служить другие химические элементы
Вся жизнь на Земле обладает тремя идентичными биохимическими характеристиками: одним из ее основных источников является углерод, ей необходима вода, и у нее есть ДНК, которая позволяет передавать генетическую информацию будущим потомкам. Однако будет заблуждением считать, что вся остальная возможная жизнь во Вселенной будет следовать тем же правилам. Напротив, она может существовать согласно совершенно иным принципам.
Важность углерода для всех живых организмов на Земле можно объяснить. Во-первых, углерод легко образует связи с другими атомами, он относительно стабилен, доступен в больших объемах и на его основе могут появляться сложные биологические молекулы, которые требуются для развития сложных организмов.
Однако наиболее вероятной альтернативой основного элемента жизни может служить кремний. Ученые, включая знаменитых Стивена Хокинга и Карла Сагана, в свое время обсуждали эту возможность. Саган даже вывел термин «углеродного шовинизма», чтобы описать наши предубеждения относительно того, что углерод является неотъемлемой частью жизни в любом уголке Вселенной. Если жизнь на основе кремния действительно где-то существует, то выглядеть она будет совсем не так, как выглядит жизнь на Земле. Хотя бы только потому, что кремний требует наличия гораздо более высоких температур для достижения реакционного состояния.
4. Внеземной жизни не требуется вода
Как указывалось выше, вода является другим важным требованием для жизни на Земле. Вода необходима потому, что она может находиться в жидком состоянии даже при большой разнице температур, она является эффективным растворителем, служит в качестве транспортного механизма и является триггером различных химических реакций. Но это не означает, что другие жидкости не смогут ее заменить нигде во Вселенной. Наиболее вероятным заменителем воды, как источника жизни, может служить жидкий аммиак, так как он разделяет с ней множество качеств.
Другой возможной альтернативой воде может служить жидкий метан. Несколько научных статей, написанных на основе информации, собранной космическим аппаратом «Кассини» аэрокосмического агентства NASA, предполагают, что жизнь на основе метана может существовать даже внутри нашей Солнечной системе. А именно на одном из спутников Сатурна — Титане. Помимо факта того, что аммиак и метан являются совершенно разными веществами, которые тем не менее могут присутствовать в воде, учеными доказано, что две субстанции могут находиться в жидком состоянии даже при более низких температурах, чем вода. Учитывая это, можно предположить, что жизнь не на основе воды будет выглядеть совершенно иной.
5. Альтернатива ДНК
Третьим ключевым пазлом жизни на Земле является способ хранения генетической информации. Очень долгое время ученые считали, что только ДНК способна на это. Однако оказалось, что есть и альтернативные способы хранения. Более того, это доказанный факт. Ученые недавно создали искусственную альтернативу ДНК — КсНК (ксенонуклеиновая кислота). Как и ДНК, КсНК способна хранить и передавать генетическую информацию в процессе эволюции.
Помимо наличия альтернативы ДНК, внеземная жизнь, скорее всего, может также производить и другой тип протеинов (белков). Вся жизнь на Земле использует комбинацию всего из 22 аминокислот, на базе которых производятся протеины, однако в природе имеются еще и сотни других естественно образующихся аминокислот, в добавление к тем, которые мы можем создавать в лабораториях. Поэтому внеземная жизнь не только может иметь «свою версию ДНК», но и другие аминокислоты для производства других белков.
6. Внеземная жизнь развивалась в другой среде обитания
В то время как окружающая среда на планете может быть постоянной и универсальной, она также может и в значительной степени изменяться в зависимости от особенностей поверхности планеты. Это, в свою очередь, может стать причиной образования совершенно разных сред обитания, обладающих конкретными уникальными характеристиками. Такие вариации могут стать причиной появления разных путей развития жизни на планете. На основе этого на Земле можно выделить пять основных биомов (экосистем, если хотите). Это: тундра (и ее вариация), степи (и их вариация), пустыни (и их вариации), вода и лесостепи (и их вариация). Каждая из этих экосистем является домом для живых организмов, которым пришлось адаптировать под определенные условия среды для выживания. При этом эти организмы очень отличаются от живых организмов других биомов.
Создания глубин океанов, например, имеют несколько адаптивных особенностей, которые позволяют им выживать в холодной воде, без какого-либо источника света и при этом под воздействием высокого давления. Эти организмы не только совсем не просто непохожи на человека, они неспособны выжить в наших наземных средах обитания.
Исходя из всего этого, логично предположить, что внеземная жизнь будет не только коренным образом отличаться от земной согласно общим характеристикам окружающей среды планеты, но и будет отличаться согласно каждому биому, имеющемуся на планете. Даже на Земле, одни из самых умных живых организмов — дельфины и осьминоги — не живут в одной и той же среде обитания, что и человек.
7. Они могут быть старше нас
Если верить мнению, согласно которому разумные внеземные формы жизни могут быть более технологически продвинутыми, по сравнению с человеческой расой, то смело можно было бы предположить, что появились эти разумные внеземные формы жизни раньше нас. Еще более вероятно это предположение становится, если учесть, что жизнь как таковая во всей Вселенной появилась и развивалась не в одно и то же время. Даже различие в 100 000 лет — ничто, по сравнению с миллиардами лет.
Другими словами, все это означает, что у внеземных цивилизаций не только было больше времени для развития, но также и больше времени для контролируемой эволюции — процесса, позволяющего технологическим путем изменять свои собственные тела в зависимости от нужд, вместо ожидания естественного течения эволюции. Например, такие формы внеземной разумной жизни могли адаптировать свои тела для длительных космических путешествий, путем увеличения продолжительности их жизни и исключении других биологических ограничений и нужд, например, дыхания и потребности в пище. Такой вид биоинженерии определенно мог привести к очень своеобразному состоянию тела организма и, возможно, даже привел внеземную жизнь к замене их естественных частей тела на искусственные.
Если вы думаете, что все это звучит несколько безумно, то знайте — человечество движется к тому же самому. Одним ярким примером этому может служить то, что мы находимся на пороге создания «идеальных людей». Путем биоинженерии мы сможем генетически изменять эмбрионы для получения определенных навыков и характеристик будущего человека, таких как, например, интеллект и рост.
8. Жизнь на блуждающих планетах
Солнце является очень важным фактором наличия жизни на Земле. Без него растения не будут иметь возможности фотосинтеза, что в конечном итоге приведет к полному разрушению пищевой цепочки. Большинство жизненных форм вымрут в течение нескольких недель. А ведь мы еще не говорим об одном простом факте — без солнечного тепла Земля покроется льдом.
К счастью, Солнце в ближайшее время покидать нас не собирается. Тем не менее только в одной нашей галактике Млечный Путь насчитывается около 200 миллиардов «блуждающих планет». Эти планеты не обращаются вокруг звезд, а лишь бессмысленно плывут через непроглядную тьму космоса.
Может ли на таких планетах существовать жизнь? Ученые выдвигают теории, что при наличии определенных условий это возможно. Самым важным в этом вопросе является то, что для этих планет будет являться источником энергии? Самым очевидным и логичным ответом на этот вопрос может являться тепло своего внутреннего «двигателя», то есть ядра. На Земле внутренняя теплота отвечает за движение тектонических плит и вулканическую активность. И хотя этого, вероятнее всего, будет совсем недостаточно для развития сложных форм жизни, следует также учитывать и другие факторы.
Одна из теорий была предложена планетологом Дэвидом Стивенсоном, согласно которой блуждающие планеты с очень плотной и толстой атмосферой могли бы удерживать тепло, что позволило бы планете сохранять океаны в жидком состоянии. На такой планете жизнь могла бы развиться до достаточно продвинутого уровня, аналогично нашей океанской жизни, и, возможно, даже начать переход из воды на сушу.
9. Небиологические формы жизни
Еще одна возможность, которую стоит также учитывать, заключается в том, что внеземная жизнь может представлять собой небиологические формы. Это могут быть как роботы, которые были созданы для замены биологических тел искусственными, так и виды, созданные искусственным путем другими видами.
Сет Шостак, руководитель программы поиска внеземных цивилизаций (SETI) даже считает, что подобная искусственная жизнь более чем вероятна, и само человечество, благодаря развитию робототехники, кибернетики и нанотехнологий, рано или поздно само к этому тоже придет.
Более того, мы максимально близко подобрались к созданию искусственного интеллекта и продвинутой робототехники. Кто может с уверенностью сказать, что человечество в какой-то момент своей истории не будет заменено на прочные роботизированные тела? Этот переход, вероятнее всего, будет очень болезненным. И такие известные фигуры, как Стивен Хокинг и Элон Маск, это уже осознают и считают, что в конечном итоге созданный ИИ может просто восстать и занять наше место.
Роботы при этом могут быть лишь вершиной айсберга. А что, если внеземная жизнь существует в виде энергетических сущностей? Ведь это предположение тоже имеет под собой некоторую почву. Подобные формы жизни не будут стеснены никакими ограничениями физических тел и в конечном итоге, теоретически, тоже смогут прийти к вышеупомянутым физическим роботизированным оболочкам. Энергетические сущности, конечно же, вне всяких сомнений, совсем не будут похожи на людей, так как у них будет отсутствовать физическая форма и, как следствие — совсем иная форма коммуникации.
10. Фактор случайности
Даже после обсуждения всех возможных факторов, описанных выше, не стоит исключать случайности в эволюции. Насколько нам (человечеству) известно, нет никаких предпосылок считать, что всякая разумная жизнь обязательно должна развиваться в виде гуманоидных форм. Что было бы, если бы динозавры не вымерли? Развился бы в них в процессе дальнейшей эволюции человекоподобный интеллект? Что было бы, если бы вместо нас в самую разумную форму жизни на Земле развился бы совершенно иной вид?
Справедливости ради, возможно, стоило бы ограничить выборку потенциальных кандидатов на возможность развития среди всех видов животных до птиц и млекопитающих. Однако даже в этом случае остаются мириады возможных видов, которые смогли бы развиться до уровня интеллекта, сравнимого с человеческим. Такие представители своих видов, как дельфины и вороны, действительно являются очень умными существами, и если бы эволюция в какой-то момент повернулась лицом именно к ним, то, вполне возможно, именно они были правителями Земли вместо нас. Наиболее важным аспектом является то, что жизнь может развиваться самыми разными (практически бесконечными) способами, поэтому шансы на то, что в других уголках Вселенной есть разумная жизнь, очень похожая на нас, людей, в астрономическом плане очень низкие.
nterestingintheworld.mirtesen.ru
Происхождение жизни на Земле - один из наиболее трудных и в то же время актуальный и интересный вопрос в современном естествознании.
Земля сформировалась, вероятно, 4,5-5 млрд. лет назад из гигантского облака космической пыли. частицы которой спрессовались в раскаленный шар. Из него в атмосферу выделялся водяной пар, а из атмосферы на медленно остывавшую Землю в течение миллионов лет в виде дождей выпадала вода. В углублениях земной поверхности образовался доисторический Океан. В нем примерно 3,8 млрд. лет назад зародилась первоначальная жизнь.
Возникновение жизни на Земле
Как произошла сама планета и как на ней появились моря? По этому поводу существует одна широко признанная теория. В соответствии с ней Земля образовалась из облаков космической пыли, содержащей все известные в природе химические элементы, которые спрессовались в шар. Горячий водяной пар вырывался с поверхности этого раскаленного докрасна шара, окутывая его сплошным облачным покровом, Водяной пар в облаках медленно охлаждался и превращался в воду, которая выпадала в виде обильных непрерывных дождей на еще раскаленную, пылающую Землю. На ее поверхности она снова превращалась в водяной пар и возвращалась в атмосферу. За миллионы лет Земля постепенно потеряла так много тепла, что ее жидкая поверхность, остывая, начала твердеть. Так образовалась земная кора.
Прошли миллионы лет, и температура поверхности Земли еще больше понизилась. Ливневые воды перестали испаряться и стали стекать в огромные лужи. Так началось воздействие воды на земную поверхность. А потом из-за понижения температуры произошел настоящий потоп. Вода, которая до этого испарялась в атмосферу и превратилась в ее составную часть, беспрерывно низвергалась на Землю, с громом и молниями обрушивались из облаков мощные ливни.
Мало-помалу в самых глубоких впадинах земной поверхности скапливалась вода, которая уже не успевала совсем испариться. Ее было так много, что постепенно на планете образовался доисторический Океан. Молнии рассекали небо. Но никто этого не видел. На Земле еще не было жизни. Непрерывный ливень начал размывать горы. Вода стекала с них шумными ручьями и бурными реками. За миллионы лет водные потоки глубоко разъели земную поверхность и кое-где появились долины. В атмосфере уменьшалось содержание воды, а на поверхности планеты ее скапливалось все больше.
Сплошной облачный покров становился тоньше, пока в один прекрасный день Земли не коснулся первый луч солнца. Непрерывный дождь кончился. Большую часть суши покрыл доисторический Океан. Из ее верхних слоев вода вымывала огромное количество растворимых минералов и солей, которые попадали в море. Вода из него непрерывно испарялась, образуя облака, а соли оседали, и с течением времени происходило постепенное засоление морской воды. По-видимому, при каких-то существовавших в древности условиях образовались вещества, из которых возникли особые кристаллические формы. Они росли, как и все кристаллы, и давали начало новым кристаллам, которые присоединяли к себе все новые вещества.
Солнечный свет и, возможно, очень сильные электрические разряды служили в этом процессе источником энергии. Может быть, из таких элементов зародились первые обитатели Земли - прокариоты, организмы без оформленного ядра, похожие на современных бактерий. Они были анаэробами, то есть не использовали для дыхания свободный кислород, которого тогда еще не было в атмосфере. Источником пищи для них служили органические соединения, возникшие на еще безжизненной Земле в результате воздействия ультрафиолетового излучения Солнца, грозовых разрядов и тепла, образующегося при извержении вулканов.
Жизнь существовала тогда в тонкой бактериальной пленке на дне водоемов и во влажных местах. Эту эру развития жизни называют архейской. Из бактерий, а возможно, и совершенно независимым путем, возникли и крошечные одноклеточные организмы - древнейшие простейшие животные.
Как выглядела первобытная Земля?
Перенесемся на 4 млрд лет назад. Атмосфера не содержит свободного кислорода, он находится только в составе окислов. Почти никаких звуков, кроме свиста ветра, шипения извергающейся с лавой воды и ударов метеоритов о поверхность Земли. Ни растений, ни животных, ни бактерий. Может быть, так выглядела Земля, когда на ней появилась жизнь? Хотя эта проблема издавна волнует многих исследователей, их мнения на этот счет сильно различаются. Об условиях на Земле того времени могли бы свидетельствовать горные породы, но они давно разрушились в результате геологических процессов и перемещений земной коры.
Теории происхождения жизни на Земле
В этой статье мы кратко расскажем о нескольких гипотезах возникновения жизни, отражающих современные научные представления. Как считает известный специалист в области проблемы возникновения жизни Стэнли Миллер, о возникновении жизни и начале ее эволюции можно говорить с того момента, как органические молекулы самоорганизовывались в структуры, которые смогли воспроизводить самих себя. Но это порождает другие вопросы: как возникли эти молекулы; почему они могли самовоспроизводиться и собираться в те структуры, которые дали начало живым организмам; какие нужны для этого условия?
Есть несколько теорий о происхождении жизни на Земле. Например, одна из давних гипотез гласит, что она занесена на Землю из космоса, но неоспоримых доказательств этого нет. Кроме того, та жизнь, которую мы знаем, удивительно приспособлена для существования именно в земных условиях, поэтому если она и возникла вне Земли, то на планете земного типа. Большинство же современных ученых полагают, что жизнь зародилась на Земле, в ее морях.
Теория биогенеза
В развитии учений о происхождении жизни существенное место занимает теория биогенеза - происхождение живого только от живого. Но многие считают ее несостоятельной, поскольку она принципиально противопоставляет живое неживому и утверждает отвергнутую наукой идею вечности жизни. Абиогенез - идея о происхождении живого из неживого - исходная гипотеза современной теории происхождения жизни. В 1924 г. известный биохимик А. И. Опарин высказал предположение, что при мощных электрических разрядах в земной атмосфере, которая 4-4,5 млрд лет назад состояла из аммиака, метана, углекислого газа и паров воды, могли возникнуть простейшие органические соединения, необходимые для возникновения жизни. Предсказание академика Опарина оправдалось. В 1955 г. американский исследователь С. Миллер, пропуская электрические заряды через смесь газов и паров, получил простейшие жирные кислоты, мочевину, уксусную и муравьиную кислоты и несколько аминокислот. Таким образом, в середине XX века был экспериментально осуществлен абиогенный синтез белковоподобных и других органических веществ в условиях, воспроизводящих условия первобытной Земли.
Теория панспермии
Теория панспермии - это возможности переноса органических соединений, спор микроорганизмов с одного космического тела на другое. Но она совершенно не дает ответа на вопрос, как зародилась жизнь во Вселенной? Возникает необходимость обоснования возникновения жизни в той точке Вселенной, возраст которой, согласно теории Большого взрыва, ограничен 12-14 миллиардами лет. До этого времени не было даже элементарных частиц. А если нет ядер и электронов, нет и химических веществ. Потом в течение нескольких минут возникли протоны, нейтроны, электроны, и материя вступила на путь эволюции.
Для обоснования этой теории используются многократные появления НЛО, наскальные изображения предметов, похожих на ракеты и «космонавтов», а также сообщения якобы о встречах с инопланетянами. При изучении материалов метеоритов и комет в них были обнаружены многие «предшественники живого» - такие вещества, как цианогены, синильная кислота и органические соединения, которые, возможно, сыграли роль «семян», падавших на голую Землю.
Сторонниками этой гипотезы были лауреаты Нобелевской премии Ф.Крик, Л.Оргел. Ф.Крик основывался на двух косвенных доказательствах: универсальности генетического кода: необходимости для нормального метаболизма всех живых существ молибдена, который встречается сейчас на планете крайне редко.
Зарождение жизни на Земле невозможно без метеоритов и комет
Исследователь из Техасского технологического университета, после анализа огромного объема собранной информации, выдвинул теорию о том, как же на Земле смогла образоваться жизнь. Ученый уверен, что появление ранних форм простейшей жизни на нашей планете было бы невозможно без участия упавших на нее комет и метеоритов. О своей работе исследователь поделился на 125-й ежегодной встрече геологического общества Америки, проходившей 31 октября в городе Денвер, Колорадо.
Автор работы, профессор геонауки в Техасском технологическом университете (ТТУ) и куратор музея палеонтологии при университете, Санкар Чаттерджи рассказал, что к такому выводу он пришел после анализа информации о ранней геологической истории нашей планеты и сопоставления этих данных с различными теориями химической эволюции.
Эксперт считает, что такой подход позволяет объяснить один из самых скрытых и не до конца изученных периодов в истории нашей планеты. По мнению многих геологов, основная масса космических «бомбардировок», в которых участвовали кометы и метеориты, приходилась на время около 4 миллиардов лет тому назад. Чаттерджи считает, что самая ранняя жизнь на Земле образовалась в кратерах, оставленных при падении метеоритов и комет. И вероятнее всего это произошло в период «Поздней тяжелой бомбардировки» (3,8-4,1 миллиарда лет назад), когда столкновение мелких космических объектов с нашей планетой резко возросло. На то время приходилось сразу несколько тысяч случаев падения комет. Что интересно, эту теорию косвенно поддерживает Модель Ниццы. Согласно оной реальное число комет и метеоритов, которые должны были упасть на Землю в то время, соответствует реальному числу кратеров на Луне, явившейся в свою очередь своего рода щитом для нашей планеты и не позволившей бесконечной бомбардировке ее уничтожить.
Некоторые ученые предполагают, что результатом этой бомбардировки является заселение жизнью океанов Земли. При этом несколько исследований на эту тему указывают на то, что наша планета имеет больше запасов воды, чем должна была. А излишек этот списывают на кометы, которые прилетели к нам с Облака Оорта, находящегося предположительно в одном световом годе от нас.
Чаттерджи указывает, что образовавшиеся в результате этих столкновений кратеры заполнились растаявшей водой из самих комет, а также необходимыми химическими строительными блоками, необходимыми для образования простейших организмов. При этом ученый считает, что те места, где даже после такой бомбардировки не появилась жизнь, просто оказались непригодны для этого.
«Когда около 4,5 миллиарда лет назад образовалась Земля, она была полностью непригодна для появления на ней живых организмов. Это был настоящий кипящий котел из вулканов, ядовитого горячего газа и постоянно падающих на нее метеоритов», - пишет онлайн-журнал AstroBiology, ссылаясь на ученого.
«А спустя один миллиард лет она стала тихой и спокойно планетой, богатой огромными запасами воды, населенной различными представителями микробной жизни - предками всех живых существ».
Жизнь на Земле могла возникнуть благодаря глине
Группа учёных под руководством Дань Ло (Dan Luo) из Корнеллского университета выступила с гипотезой, что концентратором для древнейших биомолекул могла служить обычная глина.
Изначально исследователи занимались не проблемой происхождения жизни – они искали способ повысить эффективность бесклеточных систем синтеза белка. Вместо того чтобы позволить ДНК и обслуживающим её белкам свободно плавать в реакционной смеси, учёные попробовали загнать их в частицы гидрогеля. Этот гидрогель, словно губка, впитывал реакционную смесь, сорбировал нужные молекулы, и в результате все нужные компоненты оказывались заперты в небольшом объёме – подобно тому, как это происходит в клетке.
Затем авторы исследования попытались использовать в качестве недорогого заменителя гидрогеля глину. Частицы глины оказались похожи на частицы гидрогеля, становясь своеобразными микрореакторами для взаимодействующих биомолекул.
Получив такие результаты, учёные не могли не вспомнить о проблеме происхождения жизни. Частицы глины с их способностью сорбировать биомолекулы могли бы на самом деле послужить самыми первыми биореакторами для самых первых биомолекул, пока те ещё не обзавелись мембранами. В пользу такой гипотезы говорит ещё и то, что вымывание силикатов и других минералов из скал с образованием глины началось, по геологическим прикидкам, как раз перед тем, когда, по мнению биологов, древнейшие биомолекулы начали объединяться в протоклетки.
В воде, точнее в растворе, мало что могло произойти, потому что процессы в растворе идут абсолютно хаотично, а все соединения очень неустойчивы. Глина современной наукой - точнее, поверхность частиц глинистых минералов - рассматривается как матрица, на которой могли образовываться первичные полимеры. Но это тоже только одна из многих гипотез, каждая из которых имеет свои сильные и слабые стороны. Но чтобы смоделировать зарождение жизни в полном масштабе, нужно действительно быть Богом. Хотя на Западе сегодня уже появляются статьи с названиями «Конструирование клетки» или «Моделирование клетки». Например, один из последних нобелевских лауреатов Джеймс Шостак сейчас активно предпринимает попытки создания эффективных клеточных моделей, которые размножаются сами по себе, воспроизводя себе подобных.
