Всегда стремление человечества к пониманию истоков строительных блоков жизни: как биогенные соединения объединяются для создания ее, как жизнь воздействует на окружающую среду, из которой появилась, и распространяется ли она за пределы родной планеты. Однако перед изучением других, возможно обитаемых миров Солнечной системы, важно разобраться в причинах существования жизни именно на Земле.
Почему на Земле существует жизнь?
Атмосфера
Третья от Солнца планета Земля поразительна своим газообразным составом атмосферы, который позволяет жизни существовать на ней. В атмосфере присутствует водяной пар, снижающий дневные температуры. Также содержится 21% кислорода, необходимого для дыхания, 78% азота и 0,9% аргона. Остальные 0,1% формируются из водяного пара, двуокиси углерода, неона, метана, криптона, гелия, ксенона, водорода, закиси азота, окиси углерода, двуокиси азота, двуокиси серы и озона.
Несмотря на малочисленность последних, важно то, что они поглощают вредное солнечное излучение до его достижения поверхности Земли. В больших количествах большинство из этих элементов было бы ядом для людей. Таким образом, в атмосфере Земли существует идеальный баланс элементов, который является предпосылкой для существования на планете жизни. АтмосфераТакже предохраняет от падения метеоритов. Трение между метеором и атмосферой заставляет большую часть метеорных тел сгореть, пока не достигнут поверхности земли.
Времена года и магнитное поле
Планета совершает вращение вокруг воображаемой оси, имеющей наклон 23,5 градуса. Данное вращение приводит к смене дня и ночи, а наклон вызывает изменение времен года. Без наклона Земли продолжилось бы одно и то же время года в течение всего года. Внутри Земли находится ядро из расплавленного железа и никеля. Быстрое вращение и жидкое, горячее металлическое ядро создают магнитное поле, окружающее планету. Магнитное поле удерживает заряженные частицы, испущенные Солнцем во время солнечной активности.
При взаимодействии с газами атмосферы заряженные частицы заставляют их светиться. Такое явление известно как полярные сияния и наблюдается в районах Полярного круга и Южного полярного круга. Как и у всех внутренних планет, поверхность Земли подверглась вулканизму, тектонической активности и менее интенсивно — метеоритным ударам. У Земли есть один естественный спутник — Луна, которая влияет на приливную активность водных объектов.
Расстояние от Солнца
Живые существа нуждаются в подходящей температуре. Большинство организмов на Земле обитают при температурах от теплых до умеренных. Менее много форм жизни выдерживают отрицательные температуры, например, на полюсах или в местах с высокой температурой, таких как внутри вулканов. Расстояние от звезды, вокруг которой вращается планета, влияет на температуру атмосферы. Ближайшие к Солнцу планеты очень горячие, а дальние — значительно холоднее. Такая разная температура делает жизнь практически невозможной на большинстве планет.
Жизнь — это солнечная система
Хотя существование на других планетах Солнечной системы кажется невозможным, человечество вновь и вновь встречает фрагменты доказательств, которые заставляют нас сомневаться в предположении о нашей одиночестве в системе. экзопланетамПотенциально обитаемые миры, вращающиеся вокруг других звезд, наши соседи в Солнечной системе открывают множество возможностей для изучения. Это дает надежду на существование жизни на других планетах, или даже на спутниках планет рядом с нами, пусть и отличающихся от Земли! Рассмотрим подходящих кандидатов по порядку!
Планета Марс
Среди наших открытий о Марсе одно выделяется: возможное присутствие жидкой воды, либо в его древнем прошлом, либо сохранившейся внутри планеты сегодня. Где мы находим воду на Земле, там и жизнь. Если на Марсе когда-то была жидкая вода или она есть сейчас, возникает вопрос: могли ли микроскопические формы жизни развиться на его поверхности? Примерно 3,8–3,5 миллиарда лет назад Марс и Земля были гораздо более похожи. Данные марсианских миссий предполагают, что красная планета могла быть намного теплее и влажнее, чем мы наблюдаем сегодня. Ученые находят первые свидетельства существования микробной жизни на Земле в этот древний период времени.
Этот меньший, холодный и отдаленный родственник Земли, безусловно, имел влажное прошлое: жидкая вода текла по его поверхности более миллиарда лет. Косвенные свидетельства указывают на возможность существования жизни на Марсе не только в древнем прошлом, но, возможно, и сегодня, с активностью, которая проявляется время от времени.
Хотя роботы отправили на Марс множество космических кораблей, которые предоставили нам прекрасные виды, никто не пытался туда добраться и ни одна такая миссия не планируется много лет. Возможно, первым человеком на Марсе будет кто-то вашего возраста, а когда вы вырастите, возможно, будете наблюдать или даже участвовать в первом путешествии человека на Красную планету.
НАСА прилагает усилия к изучению вопроса о возможности существования жизни на Марсе. С 1960-х годов многие страны посылают космические аппараты на орбиту или осуществляют посадки на его поверхность, и каждая миссия расширяет наши знания об этой интересной планете. Известно, что, хотя Марс больше похож на Землю, чем другие объекты Солнечной системы, и поэтому является перспективным местом для поиска жизни, он все же во многом отличается от нашей планеты.
В 2021 году к Марсу отправится три космических корабля: американский Mars 2020 с марсоходом Perseverance и вертолетом Ingenuity, китайский Tianwen-1 с марсоходом, посадочным модулем и орбитальным аппаратом; и эмиратская миссия Emirates Mars с орбитальным аппаратом Hope. Perseverance и Tianwen-1 будут искать на Марсе следы микробов. Hope изучит атмосферу планеты.
Компас указывает на северный полюс Земли, так как наша планета действует как гигантский магнит, в отличие от Марса. Магнитное поле Земли не только отклоняет стрелку компаса, но и защищает от опасных частиц космического излучения. Отсутствие поля и тонкая атмосфера делают поверхность Марса уязвимой для вредного излучения. Несколько измерений показывают наличие воды на Марсе, но ее количество значительно меньше, чем на Земле. Кроме того, холодная температура Марса означает, что большая часть воды скорее всего замерзла. В целом, жизнь на Марсе была бы весьма затруднительной!
Интересно узнать, была ли на планете жизнь в прошлом. Помимо поиска живых бактерий, НАСА будет искать окаменелости, которые могут указывать на то, что жизнь зародилась в начале истории Марса, но не выжила и не превратилась в более крупные формы жизни.
Многочисленные исследования Марса будут осуществляться с использованием роботов, аналогичных уже побывавшим там моделям, всё более совершенным с каждым полётом. В будущем космические аппараты подобные «Perseverance» смогут забрать образцы марсианской почвы и доставить их на Землю для изучения в лучших лабораториях. Итогом может стать экспедиция людей, но перед этим дорогостоящим, трудным и интересным путешествием необходимо разрешить ряд важных проблем.
Европа — шестой спутник Юпитера
Европа недавно упоминалась в новостяхКогда учёные НАСА обнаружили, что спутник Юпитера может светиться в темноте, взгляды многих сменились: изначально считалось, что Марс — наиболее вероятное место для жизни за пределами Земли. Но после множества лет телескопических наблюдений, десятилетий исследований космических аппаратов и нескольких робототехнических полётов по его поверхности, обещание обнаружить жизнь на Марсе всё ещё остается недостижимым.
В научном сообществе большое внимание уделяется Европе, четвёртому по размеру из 79 подтверждённых спутников Юпитера. Возможно, она даже предпочтительнее Марса для поиска жизни. Для существования жизни необходимы три главных условия:
- Жидкая вода
- Химические строительные блоки
- Источник энергии
И у Европы, похоже, есть все три.
Жидкая вода Европы
Европа покрыта ледяной коркой толщиной несколько километров. Полагают, что под ней находится подземный океан жидкой воды глубиной до ста километров. Океан может быть богат растворенными ионами: магнием, натрием, калием и хлором. Так как земные организмы живут в богатых ионами растворах, есть шанс существования жизни в подобных условиях на Европе.
Строительные блоки жизни Европы
Радиация Юпитера воздействует на лед и другие вещества на поверхности Европы, формируя из них химические элементы, необходимые для возникновения жизни. 2), перекись водорода (H 2O2), диоксид углерода (CO 2) и диоксид серы (SO 2Если эти соединения достигают вод Мирового океана, они могут служить ценными питательными элементами для зарождения и поддержания жизни. Воды океана взаимодействуют со скалами и минералами подповерхностного дна, высвобождая другие элементы, необходимые для существования живых организмов.
Источник энергии Европы
Европа находится под мощным воздействием гравитации Юпитера. Это «притяжение» удерживает спутник на орбите, при этом одно её полушарие постоянно обращено к Юпитеру. Эллиптическая траектория перемещает Европу всё ближе и дальше от планеты. Изменение силы гравитации приводит к тому, что спутник удлиняется и сжимается с каждым оборотом вокруг Юпитера. Внутреннее движение в сочетании с силами соседних спутников создаёт трение и тепло внутри Европы, что может способствовать возникновению жизни.
Поиск жизни на Европе может быть более успешным. Наличие соединений магния на ее поверхности указывает на то, что вода из подповерхностного океана выходит на поверхность через источники или жерла. Такие извержения доставят ионы и микробы из нижнего океана.
Если жизнь существует в подземном океане Европы, она может распространиться по всей планете, где ее смогут обнаружить посадочные аппараты или вездеходы. Миссия на поверхность Европы сможет легко найти доказательства жизни или даже микробов, взяв образцы с поверхности. Это делает Европу привлекательной целью в поисках внеземной жизни.
Энцелад: ледяная красота
Исследование Юго-Западного исследовательского института (SwRI) показало, что внутреннее пространство спутника Сатурна Энцелад геохимически сложное, что делает подземный океан подходящим для жизни.
Гейзеры южного полюса Энцелада выбрасывают огромные струи водяного пара, содержащего лед, соли, метан и органические молекулы, типичные для живых систем. Учёные полагают, что под ледяной корой Энцелада скрывается океан. Новое исследование показало, что внутренняя часть спутника более сложна с геохимической точки зрения, чем считалось раньше, что увеличивает шансы на жизнь.
В SwRI разработали новую геохимическую модель спутника Сатурна. Модель основана на анализе материала в шлейфах водяного пара Энцелада. Анализ предполагает, что углекислый газ контролируется химическими реакциями на морском дне внутреннего океана Энцелада. Находки открыли новые возможности для жизни в водной бездне Энцелада. Энцелад извергает в космос шлейф, содержащий газы и замороженные морские брызги. Понимая состав шлейфа, можно узнать о том, на что похож океан, как он стал таким и предоставляет ли среду для жизни.
Титан: Метановый мир
Титан, самый большой спутник Сатурна, – необычный и исключительный мир. Среди более 150 известных спутников Солнечной системы Титан единственный известный с значительной атмосферой. Среди всех мест Солнечной системы Титан – единственное место, кроме Земли, где на поверхности есть жидкости в виде рек, озер и морей.
Титан превосходит по размерам Меркурий и занимает второе место среди спутников Солнечной системы после ганимеда Юпитера. Атмосфера Титана преимущественно азотная, как и земная, но с давлением на поверхности на 50% выше, чем на Земле. На Титане наблюдаются облака, дождь, реки, озера и моря из жидких углеводородов (метан и этан), самые крупные из которых достигают сотен метров глубины и сотен километров ширины.
Под толстой коркой водяного льда Титана, возможно, скрывается океан из пресной воды. Поверхностные воды могут служить убежищем для жизни. Жидкие углеводороды в озерах и морях предположительно поддерживают жизнь с другим химическим составом. В другом сценарии Титан может оказаться безжизненным миром, разочаровав наши ожидания.
Венера: неожиданный кандидат
Пока все эти исследования продолжались, ВенераСамая тёплая планета в нашей солнечной системе неожиданно стала претенденткой на жизнь. Венера – это горячий и ядовитый мир, который долго считался непригодным для существования.
Изучая архивные данные НАСА, учёные нашли отголосок фосфина, зарегистрированного зондом Pioneer 13 при достижении Венеры в декабре 1978 года. В конечном итоге, 14 сентября 2020 года группа ученых объявилаЧлены группы нашли фосфиновый газ в резком, жарком воздухе Венеры. Фосфин — ядовитый газ, который состоит из одного атома фосфора и трех атомов водорода (PH₃).
На гигантах, таких как Юпитер и Сатурн, высокая температура и давление позволяют атомам фосфора и водорода соединяться, образуя молекулу фосфина. На меньших каменистых планетах, например на Земле и Венере, недостаточно энергии для образования большого количества фосфина подобным образом. Единственным возможным способом его производства является анаэробная жизнь или микроорганизмы, которые не требуют кислорода и не используют его в своей жизнедеятельности.
В нашем теле, в фекалиях барсуков и пингвинов, а также у некоторых морских червей присутствует фосфин. Это вещество обладает высокой токсичностью, террористические организации применяют его в качестве химического оружия.
Кто же производит фосфин в атмосфере Венеры? Ввиду известности химических и термодинамических условий на планете нет искусственных процессов, способных создавать фосфин в наблюдаемых количествах. Поэтому учёные вынуждены размышлять о возможном происхождении газа — микроорганизмах в верхней части атмосферы планеты. Таким образом, обнаруженный фосфин указывает на признаки жизни на Венере.