Также по теме

АСТРОБИОЛОГИЯ

АСТРОБИОЛОГИЯ – научная дисциплина, посвященная поиску жизни за пределом Земли и изучению возможности ее существования в условиях отличных от земных. Термин «астробиология» широко распространен, но не общепринят: наряду с ним нередко используется термин «экзобиология», предложенный в 1960 нобелевским лауреатом, генетиком Джошуа Ледербергом. В русскоязычной литературе под «экзобиологией» обычно понимают экспериментальный поиск жизни в пределах Солнечной системы. Изредка в научной литературе употребляется также термин «биоастрономия» как синоним поиска внеземной жизни. Однако именно понятие «астробиология» охватывает наиболее широкий спектр направлений исследований в этой области: изучение жизни в экстремальных условиях на Земле, поведение биологических объектов в условиях космического полета (космическая биология), особенности функционирования человеческого организма в космосе (космическая медицина), исследование условий на объектах Солнечной системы и поиск возможных проявлений жизни на них, поиск планетных систем у иных звезд, проблема происхождения жизни на Земле, поиск внеземного разума (SETI) и т.п.

Из истории астробиологии.

Появлению астробиологии предшествовали общефилософские взгляды на распространенность жизни за пределом Земли, выраженные, например, Джордано Бруно в работе О бесконечности, Вселенной и мирах (1584). Первые попытки наблюдать проявление внеземной жизни были связаны с телескопическим изучением поверхностей Луны и Марса, сообщения об их изменчивости вызвали к жизни гипотезу о растительном покрове этих планет. Одним из авторов и страстным пропагандистом этой гипотезы был французский астроном Камиль Фламмарион, утверждавший идею жизни на планетах в своей книге Множественность обитаемых миров (1862) и в капитальном трехтомном труде Планета Марс и условия обитаемости на ней (1892–1909).

Сильный толчек развитию идеи жизни в космосе дало великое противостояние Марса, наблюдавшееся в сентябре 1877. Именно тогда итальянский астроном Джованни Скиапарелли открыл знаменитые марсианские «каналы». Давая им это название, Скиапарелли просто следовал астрономической традиции: поскольку темные пятна астрономы называли морями – сначала на Луне, затем на Марсе, – то соединяющие их темные линии естественно было назвать каналами (ит. canali). Скиапарелли понимал, что Марс, скорее всего, планета сухая, и оказался прав. Но некоторые энтузиасты восприняли «каналы» всерьез и даже полагали, что это искусственные сооружения, созданные марсианами для орошения полей.

Одним из этих энтузиастов, много сделавшим для изучения Марса и других планет, был американский астроном Персиваль Ловелл, на свои средства построивший великолепную обсерваторию в Аризоне. В 1894–1896 он составил и опубликовал карту Марса, на которую нанес множество одиночных и сдвоенных каналов, прямых как стрела, тянущихся на тысячи километров. В многочисленных комментариях Ловелла и в его прекрасно изданных книгах о Марсе речь шла не просто о жизни на этой планете, но и о разумных ее обитателях. Ловелл многих заразил своим энтузиазмом: именно тогда, в 1898 был написан самый известный роман о нашествии марсиан на Землю – Война миров Герберта Уэллса. Английский литератор создал свой шедевр под впечатлением свежих астрономических открытий. Позже, в 20 в., эта тема разрабатывалась крупнейшими писателями-фантастами, в немалой степени стимулируя научные изыскания.

Изучая сезонные изменения на поверхности Марса, Ловелл заключил, что она покрыта растительностью (во всяком случае – полосами вдоль каналов). Книга Ловелла Марс как пристанище жизни (1908) имела успех среди энтузиастов астробиологии. Одним из них был пулковский астроном Гавриил Адрианович Тихов (1875–1960), в течение 40 лет изучавший физические условия на Марсе, в основном, фотометрическими методами. Он полагал, что на поверхности планеты есть участки, покрытые растительностью. В связи с этим он исследовал спектральную отражательную способность земных растительных сообществ в разных регионах, пытаясь обнаружить растения с цветовыми характеристиками, аналогичными некоторым участкам марсианской поверхности. Эту пограничную между астрономией и ботаникой область он назвал «астроботаникой», ныне этот термин не употребляется.

Современная астробиология основывается на достижениях биологии, астрономии, химии. В экспериментальном плане она использует возможности космонавтики для изучения Солнечной системы, а также методы астрономии и радиоастрономии для изучения органической составляющей межзвездной среды и поиска планетных систем, подобных Солнечной системе. Основные проблемы астробиологии – изучение обстоятельств зарождения и развития жизни на Земле, выяснение граничных условий органической жизни, поиск жизни на планетах Солнечной системы, исследование химической (предбиологической) эволюции органического вещества. Одним из способов решить некоторые проблемы астробиологии представляется поиск внеземных цивилизаций.

Зарождение жизни.

Наиболее богатый экспериментальный материал получен в связи с исследованиями зарождения жизни на Земле. Считается, что первичная атмосфера Земли имела основной состав, т.е. была богата водородосодержащими компонентами. В такой атмосфере, как предположил в 1923 А.И.Опарин, на поверхности планеты из простейших веществ могли формироваться сложные соединения, послужившие основой для развития жизни. Это убедительно показали еще в конце 1950-х опыты Стэнли Миллера, Хуана Оро, Лесли Оргела и других биохимиков, которые в лабораторных установках имитировали первичную атмосферу планет, содержавшую в большом количестве водород, метан и аммиак вместе с сероводородом и парами воды. Для имитации условий на молодой планете эту «первичную атмосферу» освещали ультрафиолетовым излучением и возбуждали искровыми разрядами (поскольку активная вулканическая деятельность должна сопровождаться сильными грозами).

Например, Миллер действовал электрическими разрядами на смесь H2 + CH4 + NH3, циркулирующую над кипящей водой. Среди продуктов реакций в его установке обнаружились мочевина (NH2)2CO, метилмочевина, большой набор органических кислот и шесть аминокислот. Другие исследователи модифицировали опыт и получали несколько иной набор веществ. В результате подобных экспериментов выяснилось, что в условиях молодой планеты из простейших веществ быстро формируются сложные соединения. Например, в лабораторных условиях появлялись 12 из 20-ти аминокислот, образующих все белки земных организмов, и 4 из 5-ти оснований, образующих информационные молекулы РНК и ДНК. Из этих элементарных «кирпичиков» построены все земные организмы.

Однако в подобных экспериментах не удалось продвинуться до синтеза высокоорганизованных комплексов белков и, тем более, таких самовоспроизводящихся структур как молекулы ДНК. Осталось много нерешенных проблем, связанных с переходом от сложных органических веществ к простым живым организмам. Но большинство биологов считает, что таким путем постепенно могла образоваться биосфера Земли. Позже, в результате фотосинтеза, обусловленного деятельностью растений, земная атмосфера стала окислительной. Считается, что присутствие кислорода в составе атмосферы планеты является достаточным (хотя и не обязательным) признаком на ней жизни.