Пошук і дослідження неземних форм життя

Размещено на http://www.allbest.ru/

Пошук і дослідження неземних форм життя

1. Методи знезаражування

В даний час розроблено багато методів зниження рівня мікробного забруднення космічного апарата і його елементів. Хоча вони і не ідеальні, деякі з них використовуються з успіхом у даний час, інші є перспективними в майбутньому. Експерименти показують, що більш високий ступінь стерильності може бути досягнута при використанні цих прийомів для гладких поверхонь. При шорсткуватих поверхнях виживаність мікроорганізмів залишається значної.

Дезінфікуюча обробка полягає в промиванні доступних поверхонь компонентів космічного апарата такими дезінфікуючими речовинами як етиловий спирт, ізопропіловий спирт, формальдегід з метаном і перекис водню.

Стерильність поверхні.

Поверхня стерилізується хімічними засобами і за допомогою радіації без прямого контакту з поверхнею (лазерні промені, ультрафіолетова іонізуюча радіація і плазма).

Іншими факторами, що визначають ефективність процесу теплової стерилізації, є термодинамічні характеристики космічного апарата, температура навколишнього середовища, число підлягаючих стерилізації мікроорганізмів і характер розподілу мікроорганізмів по поверхні апарата.

Сполучення теплової стерилізації і радіації під час зборки космічного апарата має переваги, оскільки компоненти апарата піддаються впливу менших температур, чим тільки при одній тепловій стерилізації, і меншої радіації, чим під час одного тільки опромінення.

Успіх заходів щодо боротьби з забрудненням визначається кількістю мікроорганізмів, особливо бактеріальних спор, що залишилися усередині і на поверхні космічного апарата. Хоча цей критерій застосовується й в інших областях, стерилізація космічних апаратів представляє проблему унікального плану. На космічному апараті не можна узяти велика кількість проб на стерильність, тому що збільшення числа проб може привести до забруднення і порушення конструкції. Методи виявлення аеробних і анаеробних мікроорганізмів і спор приведені на мал.

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

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

2. Практичний огляд пошуку і досліджень неземних форм життя

У попередніх главах розглянуті теоретичні аспекти проблеми пошуку і досліджень неземних форм життя, тепер розглянемо практичне рішення цього питання. Хоча 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 століття досліджень до цього, причому в багато разів більше. Потік такої інформації зв'язаний з наявністю в сучасної науки таких помічників, як АБЛ (про їх говорилося вище). Саме вони своєю роботою на даний момент змогли замінити людини при дослідженні планет Сонячної системи, де могла б бути життя.

Не можна забувати того, що якщо існуюча де - те живаючи матерія має іншу якісну і структурну хімічну організацію і, отже, у процесах харчування, подихи і виділення беруть участь зовсім інші речовини, позитивна відповідь автоматичних апаратів, що працюють по програмі земних критеріїв, узагалі не може бути отриманий.

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

Виявлення на планетах хімічних сполук, подібних до амінокислот і білкам, що звичайно зв'язуються з життям на Землі.

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

Виявлення форм життя, подібних земною твариною, відбитків життєвих форм у виді чи копалин ознак цивілізації.

Хоча життя теоретично можливе на кожній із планет, на їхніх супутниках і на астероїдах, наші можливості поки обмежені (у посилці апаратури) Місяцем, Марсом і Венерою.

Місяць.

Більшість учених вважають Місяць абсолютно «мертвої» (відсутність атмосфери, різні випромінювання, що не зустрічають перешкоди на шляху 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 усе ще протікає вулканічна діяльність з виділенням тепла, газів і водяних пар. Цілком можливо, що, якщо життя на Місяці ні, те вона може бути вже заражена, при недотриманні ПК (хоча є дані, що показують зворотне), земною життям після примісячення на ній космічних апаратів і кораблів і, можливо, метеоритами, якщо вони можуть з'явитися переносниками життя.

Венера.

Венера також, по-видимому, безжиттєва, але з інших причин. Відповідно до вимірів температури на поверхні Венери занадто високі для життя земного типу, а її атмосфера також негостинна. Вченими обговорювалося чимало ідей на цю тему. Автори робіт з даної теми стосувалися можливості існування біологічно активних форм як на поверхні, так і в хмарах. У відношенні поверхні можна затверджувати, що більшість органічних молекул, що входять до складу біологічних структур, випаровуються при температурах, набагато менших 5000С, у 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» чи структури на основі з'єднань (як уже згадувалося вище).

Значно більш сприятливим представляються умови в хмарах, що відповідають земним на рівні близько 50 - 55 км. над Землею, за винятком переважного змісту З2 і практична відсутності ПРО2 і 2.

Це всі поки тільки гіпотези, навряд чи вони можуть розглядатися як з погляду виникнення життя в хмарах, так і свого роду «залишків» біологічних форм, що ніколи існували на планеті. Звичайно, це не виключає того, що у визначений період своєї історії Венера володіла значно більш сприятливими умовами, придатними для прояву 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, у її вивченні, по праву зберігати за собою назва планети загадок.

Розкриття цих загадок, безсумнівно, збагатить як планетологію, так і інші науки новими фундаментальними відкриттями. Потужність газової оболонки, своєрідний тепловий режим, незвичайність власного обертання й інші особливості різко виділяють Венеру з родини планет Сонячної системи. Що породило такі незвичайні умови? Чи є атмосфера Венери «первинній», властивій молодій планеті, чи такі умови виникли пізніше, у результаті необоротних геохімічних процесів, обумовлених близькістю Венери до Сонця, - ці питання заслуговують самої пильної уваги і вимагають подальших усебічних досліджень, аж до пілотованого польоту до настільки цікавої планети (мал.)

Марс.

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

Температура.

Середня температура майже -550С (на Землі + 150С). температура всієї планети може упасти до світанку до -800С. У середині марсіанського літа біля екватора температура склала +300С, але, можливо, у деяких областях поверхня ніколи не нагрівається до 00С.

Атмосфера.

Як показали польоти «Маринеров», 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 й аргону, але головна маса - вуглекислота, що повинно фотосинтезу; але ще менше в марсіанській атмосфері кисню. Правда, багато рослин 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). В атмосфері не раз спостерігалися хмари різних типів, по-видимому, що складаються з крижаних кристалів (взагалі утворення хмар на Марсі - рідкість.

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 земними. Ця планета вільна від зараження речовинами земного походження. Тому виявлення життя на ній найбільше ймовірно.

Цікаві спостереження.

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

Ділянки марсіанської поверхні, що учені називають морями, виявляють всі ознаки життя: під час марсіанської зими вони чи тьмяніють майже зникають, а з настанням весни полярні шапки починають відступати, і тоді «моря» негайно починають сутеніти; це потемніння просувається до екватора, тоді як полярна шапка відступає до полюса. Важко придумати цьому явищу інше пояснення, крім того, що потемніння викликається вологою, що виникла при таненні полярної шапки.

Поступове просування потемніння від краю полярної шапки до екватора відбувається з постійною швидкістю, однакової щорічно. У середньому фронт потемніння рухається до екватора зі швидкістю 35 км / доба. Саме по собі це неймовірно, оскільки швидкість вітру на поверхні Марса (рух жовтих пилових хмар) досягає 48 - 200 км / година і для нього типова форма гігантських циклонів. Усе це виглядає аномалією, якщо вважати, що потемніння ґрунту обумовлене переносом вологи з полярних шапок атмосферними плинами. У всякому разі, фізичні теорії, що висувалися дотепер для пояснення цього явища, були відкинуті.

Іноді марсіанські «моря» покриваються шаром жовтого пилу, але через кілька днів з'являються знову. Якщо вони складаються з марсіанських організмів, ці організми чи повинні прорости крізь пил, чи «стряхнути» її із себе. Разюча «щільність» марсіанських «морів» порівняно з навколишніми їх так називаними «пустелями». Якщо «моря» так добре фотографуються крізь червоний фільтр, то, виходить, вони складаються з організмів, що покривають ґрунт суцільним шаром (аналогічне спостереження наших пустель з літака з висоти, такий, щоб окремих рослин не можна було розрізнити).

У марсіанських «морях» і «пустелях» іноді швидкі, що відбуваються протягом декількох років зміни. Так, у 1953 р. з'явилася темна область величиною з Францію (Лаоконов вузол). Вона з'явилася там, де в 1948 р. була пустеля. Якщо така навала на «пустелю» зробили марсіанські рослини, то вони, мабуть, не просто існують. Це спостереження так разюче, що можна подумати про Марсіанський розум, що відвоював для себе частина «пустелі» за допомогою агротехніки. Зроблені апаратами «Маринер» знімки показують, що в областях, називаних астрономами «морями», кратери розташовані найбільше густо. Так чи інакше - імовірно, що життя могло зародитися на дні кратерів і потім перейти на височині між ними. У дуже гарних умовах видимості марсіанські «моря» дійсно розпадаються на безліч дрібних деталей, але в нас немає основ вважати, що зараз життя обмежується дном марсіанських кратерів, тому що «моря» занадто великі для такого пояснення.

Не дуже давно була висунута гіпотеза (И.С. Шкловским) про те, що супутники Марса можуть бути штучними. Вони рухаються по майже круговим, екваторіальної орбіта, і в цьому змісті вони відрізняються від природних супутників будь-якої іншої планети Сонячної системи. Вони знаходяться на близькій відстані від Марса і по величині дуже невеликі (близько 16 і 8 кілометрів у діаметрі). Як видно, їхня відбивна здатність більше, ніж у Місяця. Прискорення при русі одного із супутників відбувається таким чином, що їсти підставу допустити, що супутники представляють порожню сферу.

На поверхні Марса іноді спостерігаються дуже яскраві світлові спалахи. Іноді вони продовжуються по 5 хвилин, а слідом за цим виникає біла хмара, що розширюється. У деяких учених 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 блакитнувато-біле світло навряд чи може бути вулканічним, а зривши упалого метеорита не міг би продовжуватися так довго. Але в той же час навряд чи це термоядерний вибух. Чи є так називані спалахи на поверхні Марса чи феноменів яким - те продуктом розуму? Для відповіді на це питання треба буде досліджувати Марс безпосередньо.

Канали. Ці утворення на Марсі довго були предметом суперечки як можливий доказ розумного життя. У цієї замкнутої мережі ліній, що стає видимої при сприятливих умовах у нашій атмосфері і на поверхні Марса, повинне бути пояснення. Перша особливість у тім, що це замкнута мережа, у якої лише далеко не всі лінії попросту обриваються в «пустелях», не приєднуючи ні до чого іншому. Друга - у тім, що лінії сітки перетинаються в темних плямах, названих оазисами. На Місяці немає нічого схожого. І ця мережа несхожа на лінії чи скидання тріщини між кратерами (метеоритними) на поверхні Землі. Але міста на дні кратерів напевно будуть з'єднані мережею комунікацій, включаючи підземну зрошувальну систему, уздовж якого розташовуються «ферми» (цим, може бути, порозумівається ширина каналів - до 30 - 50 кілометрів). Зараз можна сказати, що сірі лінії, що спостерігалися на Марсі, незвичайно правильної геометричної форми - результат складної і недостатньо дослідженої оптичної ілюзії, що виникає при спостереженні планети, а також при фотографуванні в слабкі чи телескопи при поганій якості зображення. На знімках, отриманих з космічних станцій, сітка «каналів» на Марсі, проте окремі природні утворення існують. Але серед них великі не мають досить правильної форми, а дрібні ні при яких умовах не могли бути замічені з Землі.

Отже, ми маємо складну мережу каналів, сезонні зміни фарбування, супутники, яскраві світлові спалахи, за яких випливають білі хмари. Найпростіше пояснення цьому - на Марсі є життя, принаймні могла б бути. Виходячи з вище сказаного і з огляду на останні дані, можна припустити, що там, можливо, є і розум. Ця можливість достатня велика, щоб виправдати всякі зусилля для досягнення Марса і дослідження його поверхні.

Навколо знахідок «організованих елементів» у метеоритах продовжуються жаркі суперечки, але всі сперечальники визнають необхідність подальших досліджень.

Прилади для пошуку.

Як сказано вище, насамперед з - за обмежених технічних можливостей зараз і найближчим часом польоти автоматичних апаратів і потім пілотованих кораблів можуть вироблятися тільки на Місяць, Венеру і Марса. Ученим багатьох галузей наук насамперед цікавий Марс для з'ясування відповідей на питання наявності життя, промислового виробництва різноманітних матеріалів і можливого заселення цієї планети. Але насамперед потрібний відповідь на питання - є чи життя на Марсі?

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

Велике значення в пошуках неземного життя будуть мати і польоти космічних пілотованих кораблів, обладнаних передовою технікою і приладами з висадженням людини на досліджувані чи планети інші небесні тіла.

Випадок з «Вікінгами».

На закінчення глави 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 досягти Марсе і провести на його поверхні ряд найважливіших експериментів. Після зйомок панорам Марса АБЛ була витягнута частина ґрунту і проведене його сканування (що знайшло, крім Fe, у ґрунті чимало Si, Mg, Al, S, відзначена присутність Rb, Sr, К и ін.). «Вікінги» приступили до головної програми досліджень на поверхні планети.

Відомо, що організм живе, поки через нього безупинним потоком протікають усі нові частки навколишньої його матеріального середовища. Пошуком факторів обміну речовин і займалися марсіанські АБЛ. Як і на землі, життя на Марсі може (не дивлячись на інші ідеї) ґрунтуватися на вуглеці - елементі, здатним організовувати різноманітні хімічні сполуки. Як сказано, земні організми, поглинаючи при життєдіяльності живильні речовини, виділяють різні гази. Логічно припустити, що і невидимі надходять також. Гіпотетичним інопланетянам запропонували їжу, представлену особливими спеціями. У судину з пробій ґрунту ввели живильний розчин з міченими атомами вуглецю. Якщо марсіанські бактерії дійсно засвоюють вуглець подібно земним, його радіоактивний ізотоп повинний зустрітися у виділюваних ними газах.

Перші звістки з Марса й обрадували, і засмутили. Лічильник приладу АБЛ клацав там значно частіше, ніж у земній лабораторії, де в контрольному експерименті «працювали» реальні мікроорганізми. За словами керівника наукової біологічної програми доктора Клейна, отриману інформацію можна буде тлумачити як наявність життя.

На п'яту добу радіоактивність початку знижуватися, можливо, закінчилася їжа. Якщо ж це була хімічна реакція, то загасання процесу могло б означати лише поступова витрата речовини ґрунту, що вступила в неї. Нова реакція живильного розчину не повинна була в такому випадку викликати помітного збільшення радіоактивності. Однак після додавання рідини показання лічильника зростали так, ніби бактерії знову піднеслися духом.

Ще більше хвилювань викликали показання другого приладу, призначеного для дослідження газообміну передбачуваних живих організмів з навколишнім середовищем. Ґрунт, що знаходиться в атмосфері приладу, змочували живильним бульйоном і підігрівали. Періодично з камери відбиралися проби повітря для аналізу. Усього через кілька доби замість розрахованих дванадцяти було зареєстровано виділення кисню, у більш ніж 15 - 20 разів перевищуюче очікуване.

Спочатку в пошуках пояснення такого явища обвинуватили хімію. Дійсно, реакція сухого ґрунту з рідиною могла відбуватися бурхливо. Як можливого кандидата на джерело кисню називали кристалічний перекис водню, що могла міститися у верхніх шарах марсіанського ґрунту.

За здогадами (часом ризикованими) справа не стала: «З огляду на суворі умови на Марсі (температура в місці посадки мінялася від -850С до +300С), не виключене, що живі організми знаходяться в «спячке», і їм потрібні відповідні умови для повернення до життя. Рясна кількість води і живильних речовин було би бенкетом для цих мікроорганізмів. Що ж: чи хімія біологія? Виділення газів в обох приладах тривало довше, ніж при хімічних реакціях, але менше, ніж у біологічних процесах. Ми знаходимося де - те на середині» - констатував один із учених.

На Землі утримуючі 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, із ґрунтом, додали небагато радіоактивного ізотопу вуглецю. Щоб мікроби, якщо вони є, почували себе як удома, над ними запалили лампу, що імітує характерний для Марса сонячне світло. Інкубація тривала двоє доби, кліткам давали можливість добре засвоїти мічений вуглець. Після камеру очистили від газів, а ґрунт нагріли до 6000С, при цьому з нього повинні були утворені при фотосинтезі органічні речовини з міченими атомами, а лічильник радіоактивних часток - підрахувати їхні результати.

Зареєстрований в експерименті рівень радіоактивності в 6 разів перевищив той, котрий спостерігався б при відсутності в ґрунті мікроорганізмів.

Висунуто багато гіпотез, серед яких - те, що хоча «Вікінги» проводили експерименти на колосальній відстані друг від друга, вони знаходилися в місцях, багатих рожевим пилом і тому невідповідних для життя.

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

Готові форми життя - клітки і примітивних організмів - складаються з особливих матеріалів, побудованих на основі вуглецю. Їхня чи наявність відсутність повинна бути, мабуть, самим серйозним аргументом у суперечці вчених.

Той же К. Саган, не дивлячись на цю обставину, вважає, що оазиси життя на Марсі можуть бути незвичайними і вигадливими по зовнішньому вигляді і хімічному складі, і по поводженню, так що їхній неможливо ідентифікувати як життя з наших представлень (життя на основі інших елементів, крім вуглецю, розглядалася вище). На Марсі органічна речовина могла з'явитися в результаті хімічних процесів в атмосфері і на поверхні планети. Могли занести його і метеорити.

І, нарешті, без органіки не могли обійтися ні давно згасла, ні існуюча життя.

мікробний неземний життя космічний

Размещено на Allbest.ru