Альтернативная биохимия — изучение возможных форм жизни на других планетах

Среди новых областей знания, возникших в конце XX века, особое место занимают науки, изучающие (пока только теоретически) особенности жизни на других планетах. Об одной из них — астробиологии — мы уже рассказывали. Ученые-астробиологи рассчитывают условия, в которых должна находиться планета, чтобы на ней могла зародиться жизнь, похожая на земную. Они также пытаются спрогнозировать, как будут выглядеть имеющиеся там животные, растения и организмы, которым необходимы азотно-кислородная атмосфера, вода в жидком состоянии и углерод как основной строительный элемент для молекул. А вот такая научная дисциплина, как альтернативная биохимия, смотрит на проблему инопланетной жизни шире. Настолько шире, что просто дух захватывает от перспектив.

Нет — углеродному шовинизму?

«Почему, собственно, только углерод, вода и кислород?» — спрашивают альтернативные биохимики. Только потому, что люди сами состоят из углерода и воды и в процессе жизнедеятельности поглощают кислород, а выделяют углекислый газ?

Американский астрофизик Карл Саган даже придумал такой точке зрения специальный термин — «углеродный шовинизм» — и подверг ее резкой критике.

Да, конечно, углерод и кислород входят в первую пятерку самых распространенных во Вселенной химических элементов. Кроме того, углерод — один из самых подходящих на роль строительных кирпичей элементов из-за его действительно выдающихся химических и термодинамических свойств, а кислород — великолепный источник энергии для обмена веществ.

Но значит ли это, что живые организмы на других планетах непременно должны иметь «землеподобную» основу жизнедеятельности? Разве в обозримой Вселенной, где, по предварительным данным, существуют миллиарды экзопланет (находящихся вне Солнечной системы), не может быть хотя бы несколько, хотя бы сотой доли процента, миров, где жизнь построена на иной, не кислородно-углеродной основе?

Да даже по теории вероятностей такие планеты просто обязаны существовать!

Кремний вместо углерода

Они и существуют! Но пока только в фантастических романах. Ну и в расчетах альтернативных биохимиков. В частности, в России подобными расчетами занимаются в Москве, в Институте биохимии им. А.Н. Баха Российской академии наук.

Знаете ли вы, какой самый распространенный элемент на Земле? После, разумеется, кислорода, на долю которого приходится почти 50%?

Так вот, это вовсе не углерод, как можно было бы предположить, а кремний. Доля кремния среди химических элементов нашей планеты составляет 26%. Во Вселенной его также довольно много, судя хотя бы по составу падающих на Землю метеоритов.

Читать:  Земля среди планет

На Земле мы постоянно встречаемся с кремнием в виде его соединения с кислородом — кремнеземом, или диоксидом кремния. Кремнезем — это в первую очередь песок. А также кварц и его многочисленные разновидности — горный хрусталь, аметист, сердолик и т.п. То, что у нас под ногами — глина, гранит, другие силикаты, — также состоит в основном из кремния. Наконец, большинство электронных микросхем создается на основе кремния, и, садясь за свой компьютер, мы запускаем его «кремниевый» процессор.

Почему бы в таком случае не существовать и живым организмам на основе кремния, а не углерода?

В самом деле: кремнии обладает многими полезными «жизнеобразующими» свойствами. Как и углерод, он может образовывать разветвленные молекулярные соединения. Как и углерод, может, взаимодействуя с кислородом, выделять необходимую для обмена веществ энергию. Правда, кремний в 2,3 раза тяжелее углерода… Ну так что ж, значит, живые организмы на кремниевой основе будут выглядеть более массивными и приземистыми, чем мы с вами, наши растения и животные.

Но никто же не доказал, что их существование в принципе невозможно!

Некоторые ( исследователи даже пытаются найти признаки существования кремниевой жизни не где-нибудь на планетах Тау Кита, что было бы понятно и допустимо, а на нашей старушке Земле.

В качестве «доказательств» выступают археологические и палеонтологические находки: каменные ракушки древних моллюсков — аммонитов, так называемые каменные деревья, структура которых напоминает обычную древесину, кости некоторых ископаемых, состоящие чуть ли не из драгоценных камней, и даже… античные здания. Да-да, есть теория, что некоторые античные здания не были созданы в свое время человеческими руками (или даже руками человекообразных пришельцев), а являются скелетами давным-давно умерших кремниевых организмов. Стены, потолки и внутренние помещения — это кости и окончательно окаменевшие клетки вымерших кремниевых гигантов.

Однако серьезные альтернативные биохимики пока воздерживаются от определенных умозаключений по поводу земных кремниевых организмов. Они заняты тем, что пересчитывают цикл Кребса (цепочка химических реакций, непрерывно происходящих в клетке любого живого организма), заменяя углерод кремнием, и пытаются получить формулу вещества, являющегося «энергетической основой» жизнедеятельности таких организмов. А заодно понять, какие планетарные условия, кроме наличия кислородной атмосферы, будут оптимальны для кремниевых существ.

Читать:  Почему маятники часов таинственно синхронизируются друг с другом

Возможно, они будут чувствовать себя комфортно при низких температурах и повышенной силе тяжести.

Разница всего в один электрон

Замена кремния на углерод, но при сохранении кислородной основы жизни — это далеко не предел изысканиям в области альтернативной биохимии. Есть и более интересные идеи.

Почему обязательно вода и кислород? Почему, как в огромном количестве фантастических романов, не поискать жизнь на основе аммиака, хлора, серной кислоты, иных газов и жидкостей? Это для нас такие вещества — яды, а где-нибудь в Туманности Андромеды живые и даже разумные существа, возможно, с удовольствием плещутся в кислотных океанах и смакуют коктейли из растворителей?

Мы не зря упомянули здесь Туманность Андромеды. Знаменитый советский ученый, философ и писатель-фантаст Иван Ефремов в своей повести «Сердце Змеи» (дополнение к роману «Туманность Андромеды») создал весьма выразительный образ разумных существ, основу существования которых составляют фтор и его соединения. Логические построения Ефремова, оправдывающие возможность существования фтороводородной жизни, во многом предвосхитили идеи современной альтернативной биохимии.

Кислород и фтор — «соседи» по таблице Менделеева. Но для нас кислород — это жизнь, а фтор в чистом виде — смертельный яд. Для персонажей Ефремова — наоборот. А все потому, что в атоме кислорода 8 электронов, а в атоме фтора — 9. Из-за одного единственного электрона «чужие», весьма похожие на людей, никогда не смогут жить на Земле (разве что в скафандрах высшей химической защиты), а земляне, соответственно, на их планете.

Их моря и океаны состоят не из воды (для них это растворитель страшной силы!), а из жидкого фтористого водорода, то есть плавиковой кислоты. На нашей планете плавиковая кислота легко разъедает практически все минералы.

Их растения, как и земные, осуществляют фотосинтез. Расщепляя с помощью лучистой энергии своей звезды фтористый водород, как у нас на Земле воду, растения выделяют свободный фтор. Этим фтором в смеси с азотом дышат люди и животные — подобно тому, как мы с вами дышим смесью кислорода и азота. Выдыхают же они не углекислый газ, а фтористый углерод в смеси с фтористым водородом.

Читать:  Поиск девятой планеты

Любопытно, что такой «фтористый» обмен веществ дает обитателям инопланетной цивилизации из «Сердца Змеи» Ефремова в два раза больше энергии, чем «кислородный» обмен
веществ — землянам.

Еще одним, ускоряющим развитие цивилизации является тот факт, что на их планете довольно-таки холодно: фтористо-водородные океаны испаряются уже при +20 °С.

В общем, неудивительно, что обитатели «Сердца Змеи» намного обогнали землян в своем развитии. Так что, скорее всего, первыми найдут нас именно они, а не мы их.

У персонажей Ефремова были по отношению к землянам вполне дружелюбные намерения. Но, даже если в действительности это не так, землянам опасаться нечего: фтор, в отличие от кислорода, далеко не самый распространенный элемент во Вселенной. А уж количество планет с подходящими для «фторных» организмов условиями жизни и вовсе в миллионы раз меньше, чем для «кислородных».

А если сера?

Еще менее вероятно существование организмов на хлорной или, к примеру, сероводородной основе. То есть примитивные формы могут возникнуть, но уж высокоорганизованные — едва ли. Хлору при обмене веществ никак не сравниться с кислородом, энергии от него будет в десятки раз меньше. Сера энергетически сопоставима с кислородом; на планетах с атмосферой из сернистого ангидрида и океанами из жидкой серы теоретически могла бы развиться высокоразвитая жизнь (хотя по высокой температуре и внешнему виду она напоминала бы обитателей земного ада). Если бы не одно обстоятельство: сера в космосе — элемент еще более редкий, чем фтор, и планет с серной атмосферой должно быть совсем уж ничтожное количество — опять-таки по сравнению с «кислородными» мирами.

…Но, как мы уже указывали выше, для безграничной Вселенной это вовсе не означает, что их нет или не может быть совсем.

Оставить эмоцию
Нравится Тронуло Ха-Ха Ого Печаль Злюсь
Поддержите проект Мир Знаний, подпишитесь на наш канал в Яндекс Дзен

Оставить комментарий

avatar
  Подписаться  
Уведомление о