4. Поиски жизни в солнечной системе

ЛУНА -- единственное небесное тело, где смогли побывать земляне, грунт которого подробно исследован в лаборатории. Никаких следов органической жизни на Луне не найдено.

Дело в том, что Луна не имеет, и никогда не имела атмосферы: её слабое поле тяготения не может удерживать газ вблизи поверхности. По этой же причине на Луне нет океанов -- они бы испарились. Не прикрытая атмосферой поверхность Луны днём нагревается до 130 С, а ночью остывает до -170 С. К тому же на лунную поверхность беспрепятственно проникают губительные для жизни ультрафиолетовые и рентгеновские лучи Солнца, от которых Землю защищает атмосфера. В общем, на поверхности Луны для жизни условий нет. Правда, под верхним слоем грунта, уже на глубине 1 м, колебания температуры почти не ощущаются: там постоянно около -40 С. Но всё равно в таких условиях жизнь, вероятно, не может зародиться.

На ближайшей к Солнцу маленькой планете МЕРКУРИЙ ещё не побывали ни космонавты, ни автоматические станции. Но люди кое-что знают о ней благодаря исследованиям с Земли и с пролетавшего вблизи Меркурия американского аппарата “Маринер-10” (1974 и 1975 гг.). Условия там ещё хуже, чем на Луне. Атмосферы нет, а температура поверхности меняется от -170 до 450 С. Под грунтом температура в среднем составляет около 80 С, причём с глубиной она, естественно, возрастает.

ВЕНЕРУ в недавнем прошлом астрономы считали почти точной копией молодой Земли. Строились догадки, что скрывается под её облачным слоем: тёплые океаны, папоротники, динозавры? Увы, из-за близости к Солнцу Венера совсем не похожа на Землю: давление атмосферы у поверхности этой планеты в 90 раз больше земного, а температура и днём, и ночью около 460 С. Ходя на Венеру опустилось несколько автоматических зондов, поиском жизни они не занимались: трудно представить себе жизнь в таких условиях. Над поверхностью Венеры уже не так жарко: на высоте 55 км давление и температура такие же, как на Земле. Но атмосфера Венеры состоит из углекислого газа, к тому же в ней плавают облака из серной кислоты. Словом, тоже не лучшее место для жизни.

МАРС не без оснований считался пригодной для жизни планетой. Хотя климат там очень суровый (летним днём температура составляет около 0 С, ночью -80 С, а зимой доходит до -120 С), но всё же это не безнадёжно плохо для жизни: существует же она в Антарктиде и на вершинах Гималаев. Однако на Марсе есть ещё одна проблема -- крайне разряжённая атмосфера, в 100 раз менее плотная, чем на Земле. Она не спасает поверхность Марса от губительных ультрафиолетовых лучей Солнца и не позволяет воде находиться в жидком состоянии. На Марсе вода может существовать только в виде пара и льда. И она действительно там есть, во всяком случае в полярных шапках планеты. Поэтому с большим нетерпением все ждали результатов поисков марсианской жизни, предпринятых сразу же после первой удачной посадки на Марс в 1976 г. автоматических станций “Викинг-1 и -2”. Но они всех разочаровали: жизнь не была обнаружена. Правда, это был лишь первый эксперимент.

В настоящее время ученые считают, что озеро Восток (про него будет рассказано дальше) еще сильнее напоминает другую планету, где когда-то существовала жизнь, а именно Марс. Согласно предположению, выдвинутому группой исследователей под руководством Наталии Дьюксбери (Лаборатория реактивного движения, NASA) причиной возникновения этого водного образования является не геотермальное нагревание, а иной механизм. Построенные учеными альтернативные модели антарктического озера указывают на то, что первоначально оно представляло собой открытый водоем, оледенение которого произошло в период от 5 до 30 млн. лет назад. Таким образом, если в нем удастся обнаружить какие-либо формы жизни, то с геологической точки зрения они будут старше ледяного щита Антарктики.

Предлагаемая модель озера Восток поражает сходством с условиями Красной планеты. Как известно, северный полюс Марса (См. приложение рис.1) покрыт слоем льда. Однако в прошлом планета испытала резкие изменения наклона оси вращения, и те области, которые в настоящее время находятся вблизи северного полюса, когда-то располагались в поясе с намного более теплым климатом. Поэтому можно предположить, что когда-то полярные регионы Марса были, как и антарктическое озеро Восток в модели Н. Дьюксбери, открытыми водоемами, над которыми в результате изменения климатических условий образовался ледяной щит. Предполагая, что в озере Восток присутствовали некоторые формы жизни до того, как оно было покрыто льдом, а также, что жизнь продолжает существовать в этом водоеме и сейчас, можно распространить эту гипотезу на древнее озеро, которое, возможно, и до сих пор находится под ледяной корой Северного полюса Марса.

Попытка выяснить вопрос о присутствии воды в жидком состоянии под ледяными шапками полюсов Марса будет предпринята в рамках орбитального аппарата “Марс Экспресс” Европейского космического агентства, запуск которого запланирован на 2003 год. Со временем подобный эксперимент будет также осуществлен и на Европе.

Но есть и другая гипотеза, о существование жизни на Марсе:

Венгерские ученые заявили о том, что при анализе снимков, полученных аппаратом “Марс Глобал Сейвейор”, ими были найдены свидетельства существования на Марсе живых организмов. Группа из трех исследователей, проанализировав около 60 000 снимков поверхности Марса, обратила внимание на многочисленные темные пятна на поверхности дюн, расположенных вблизи южного полюса Красной планеты. Ученые предположили, что это могут быть живые организмы, подобные организмам, найденными в районе южного полюса Земли. “Эти пятна показывают, что под поверхностью льда имеются организмы, использующие солнечную энергию для того, чтобы плавить лед и тем самым создавать условия для жизни”, -- сказал биолог Тибор Ганти (Tibor Ganti).

В течение жестокой марсианской зимы, эти так называемые “марсианские поверхностные организмы” (Mars Surface Organisms) защищены слоем льда, который начинает плавиться, когда в начале лета температуры поднимаются выше нуля. Размеры этих организмов, судя по размерам темных пятен на дюнах (См. приложение рис.2), колеблются от десятка до нескольких сотен метров.

Ученые полагают, что эти организмы способны останавливать свою жизнедеятельность в холодный период. “Такой же механизм был обнаружен на Земле, в покрытых льдом антарктических озерах. Вопрос в том, позволяют ли суровые условия на Марсе работать этому механизму”, -- продолжает Ганти. Он также говорит, что если их результаты правильны, то это будет первым настоящим доказательством присутствия жизни на Марсе.

Возможно, Европейское космическое агентство включит эксперименты по проверке идей венгерских ученых в программу исследований космического аппарата “Марс Экспресс”.

ПЛАНЕТЫ-ГИГАНТЫ. Климат Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна совершенно не соответствует нашим представлениям о комфорте: очень холодно, ужасный газовый состав (метан, аммиак, водород и т. д.), практически нет твёрдой поверхности -- лишь плотная атмосфера и океан жидких газов. Всё это очень непохоже на Землю. Однако в эпоху зарождения жизни и Земля была совсем не такой, как сейчас. Её атмосфера скорее напоминала венерианскую и юпитерианскую, разве что была теплее. Поэтому в ближайшее время непременно будет осуществлён поиск органических соединений в атмосфере планет-гигантов.

СПУТНИКИ ПЛАНЕТ И КОМЕТЫ. “Семейство” спутников, астероидов и ядер комет очень разнообразно по своему составу. В него, с одной стороны, входит огромный спутник Сатурна Титан с плотной азотной атмосферой, а с другой -- мелкие ледяные глыбы кометных ядер, большую часть времени проводящие на далёкой периферии Солнечной системы. Серьёзной надежды обнаружить жизнь на этих телах не было никогда, хотя исследование на них органических соединений как предшественников жизни представляет особый интерес.

В последнее время внимание экзобиологов (специалистов по внеземной жизни) привлекает спутник Юпитера Европа. (См. приложение рис.3) Под ледяной корой этого спутника должен быть океан жидкой воды. А где вода -- там жизнь:

Расположенное в Антарктиде озеро Восток пользуется повышенным вниманием со стороны исследователей, так как его считают земным аналогом поверхности Европы -- спутника Юпитера. Как утверждают ученые, условия этого озера, покрытого почти четырехкилометровым слоем льда, весьма близки к предполагаемым для океана, обнаруженного под ледяной корой луны Юпитера. До последнего времени возможной причиной возникновения и того, и другого водного образования считалось геотермальное нагревание. Эти водоемы покрыты настолько толстым слоем льда, что за миллионы лет туда не поступал ни атмосферный воздух, ни солнечный свет. Поэтому, если в будущем ученые смогут обнаружить жизнь в озере Восток (в настоящее время бурильные скважины пока еще не достигли жидкого слоя), то это будет служить реальным аргументом в пользу существования жизни и в океане Европы.

“Большая часть жизни на поверхности Земли -- на земле или в море -- зависит от фотосинтеза. Первым звеном в пищевых цепях является превращение хлорофиллом солнечного света в химически сохраняемую энергию. Но представьте океан на Европе -- огромный резервуар воды, накрытый километрами льда. Фотосинтез там не работает. Однако, несмотря ни на что, есть другие пути для существования там жизни”, -- сказал Чайба.

Поступающие с космического аппарата “Галилео” данные позволяют предположить существование океана под поверхностными слоями не только Европы, но и других спутников -- Ганимеда и Каллисто. Наличие жидкой воды -- это важнейшая предпосылка для развития жизни, но для ее поддержания необходим еще и источник энергии. Исследователи отмечают, что таким источником обычно являются окислительно-восстановительные реакции. Важным окислителем в земных океанах является кислород, продукт фотосинтеза, но вряд ли он может играть какую-то роль в океанах юпитерианских спутников. Возможно, что окисляющие агенты, наподобие перекиси водорода, могут образовываться в ледяном слое под воздействием частиц высокой энергии из магнитосферы Юпитера. Просачиваясь в океан сквозь ледяной щит, такие вещества могут служить основой для необходимых реакций.

У ученых нет уверенности в том, что такой механизм играет ведущую роль, и поэтому они искали другие возможности для образования в океанах молекулярного кислорода. Одной из них оказался изотоп калий-40, присутствие которого возможно как во льду, так и в воде. Распад атомов калия-40 приводит к расщеплению молекул воды и образованию молекулярного кислорода. Количество появляющегося таким образом кислорода достаточно для поддержания биосферы в океанах спутников.

В упавших на землю метеоритах иногда обнаруживают сложные органические молекулы. Сначала было подозрение, что они попадают в метеориты из земной почвы, но теперь их внеземное происхождение вполне надёжно доказано. Например, упавший в Австралии в 1972 г. метеорит Мерчисон был подобран уже на следующее утро. В его веществе нашли 16 аминокислот -- основных строительных блоков животных и растительных белков, причём лишь 5 из них присутствуют в земных организмах, а остальные 11 на Земле редки. К тому же среди аминокислот метеорита Мерчисон в равных долях присутствуют левые и правые молекулы (зеркально симметричные друг другу), тогда как в земных организмах -- в основном левые. Кроме того, в молекулах метеорита изотопы углерода ¹²С и ¹³С представлены в иной пропорции, чем на Земле. Это, бесспорно, доказывает, что аминокислоты, а также гуанин и аденин -- составные части молекул ДНК и РНК, могут самостоятельно формироваться в космосе.

Итак, пока в Солнечной системе нигде кроме Земли, жизнь не обнаружена. Учёные не питают на этот счёт больших надежд; скорее всего Земля окажется единственной живой планетой. Например, климат Марса в прошлом был более мягким, чем сейчас. Жизнь могла там зародиться и продвинуться до определённой ступени. Есть подозрение, что среди попавших на Землю метеоритов некоторые являются древними осколками Марса; в одном из них обнаружены странные следы, возможно принадлежащие бактериям. Это ещё предварительные результаты, но даже они привлекают интерес к Марсу.