Г.А.Рябинин ТАЙНЫЕ ГРАНИ ЭВОЛЮЦИИ.
ОСНОВЫ КОСМИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ.
Раздел 2
ЧАСТЬ 5
НЕКОТОРЫЕ ОБЩИЕ РАССУЖДЕНИЯ
О ПУТЯХ ЭВОЛЮЦИИ ЖИВОЙ МАТЕРИИ
НА ДРУГИХ ПЛАНЕТАХ
1.
ВВЕДЕНИЕ
В ПРОБЛЕМУ. Как известно,
гипотеза – это предположение, которое ученые выдвигают, когда у них еще нет
достаточного количества фактов для построения теории, для установления
закономерностей, связывающих (хотя бы на уровне логических заключений)
различные явления природы. Однако, высшим критерием каждой гипотезы является
великий суд Опыта. С другой стороны все гипотезы строятся, как правило, на
научном предсказании, а оно основывается на предвидении тех или иных
процессов или предвидении будущего. Еще в 1267г. знаменитый английский
философ Роджер Бэкон (в черные годы торжества религиозного мракобесия) писал:
«Можно создать орудия плавания, идущие без гребцов, суда морские и речные,
плывущие при управлении одним человеком быстрее, чем, если бы они были
наполнены людьми. Так же могут быть сделаны колесницы без коней, движущиеся с
необыкновенной скоростью… Можно сделать летательные аппараты… Можно сделать
аппарат, чтобы безопасно ходить по дну морей и рек… Прозрачные тела (линзы)
так отделаны быть могут, что отдаленные предметы покажутся приближенными …
будем в состоянии рассматривать звезды, как пожелаем, приблизить к Земле Луну
и Солнце …». Пример блистательного прогноза великого человека! Первое «судно
без парусов» вышло в плавание только в 1807г. (спустя 5-ть с половиной
веков), первая «колесница без коней», - в 1829г., воздушные шары взлетели в
1783г., подводные лодки и водолазное снаряжение – детище второй половины IХХв., а летательные аппараты тяжелее
воздуха появились только в начале ХХв.
«Одна опытная наука дает совершенное знание…» - писал Р.Бэкон. Если опыты
(факты) подтверждают гипотезу, она неизбежно превратится в теорию. Если не
подтвердят, ей суждена, как правило, скорая смерть или переход в область
фантастики (как это случилось с гипотезой наличия высокоорганизованной жизни
на других планетах Солнечной системы). Научная гипотеза – дело отнюдь не
простое. Она должна удовлетворять целому ряду обычно предъявляемых к ней
требований: Во-первых, гипотеза должна четко
соответствовать всем фактам, известным о предмете или явлении, которого она
касается. И ни один из этих фактов (!!!) не должен вступать с новой гипотезой
в противоречие. Если идет целенаправленная «подгонка» фактов под обосновываемую
гипотезу, результат всегда будет плачевен, т.к. она никогда не превратится в
теорию, а ее «слишком умные» авторы
никогда не получат «заслуженных» ими лавров. К сожалению, в эти
«силки» нередко попадают и довольно крупные ученые, о чем здесь не совсем
удобно говорить. Во-вторых,
гипотеза должна давать объяснение не отдельно взятому предмету или явлению,
ради которого она возникла, а всему комплексу непонятного, связанного с этим
явлением, предметом. В-третьих,
гипотеза должна иметь развернутое обоснование и массу подтверждений. В-четвертых,
любая гипотеза должна подтверждаться приложимой к ней математической
проверкой. В-пятых,
гипотеза должна давать возможность получать разнообразные выводы. Причем,
часть из них – уже известные вещи, часть – еще неизвестные, но легко
проверяемые, а часть – и неизвестные, и непроверяемые. И это только основные
требования к выдвигаемым гипотезам, на самом деле их можно было бы
продолжить. Однако вернемся к теме нашего вопроса – есть ли жизнь на других
планетах и в какой форме она там может существовать? Борьба
сторонников биогенеза и абиогенеза (этот вопрос рассматривался нами выше) –
одна из самых увлекательнейших страниц в истории науки. Здесь столкнулись
настолько могучие авторитеты, что проблема стала на долгие годы мировой. Еще
со средних веков крупнейшие научные умы пропагандировали гипотезу
самозарождения жизни на Земле. Ее в дальнейшем защищали такие величайшие умы,
как немецкий математик и философ Г.Лейбниц (1646-1716), французский
натуралист Ж.Бюффон (1707-1788), ирландский натуралист, физик Дж.Нидхэм
(1713-1781) и многие другие. Они утверждали, что в живых организмах
существует некая особая «жизненная сила». Причем, она, по их мнению,
присутствует повсюду, и достаточно лишь «вдохнуть» ее, как неживое сразу же
станет живым. Естественно, что такая гипотеза, как мы теперь понимаем, могла
родиться только на стыке науки и религии того времени. Споры на этот счет
продолжались и в IХХв. Возможность самозарождения допускал и Эразм Дарвин – крупнейший
эволюционист, дед Чарлза Дарвина. Даже Ж.Б.Ламарк в 1809г. писал о
возможности самозарождения грибков и некоторых паразитов. В 1859г.
французский медик Пуше (в год издания дарвиновского «Происхождения видов»)
опубликовал целый трактат о самозарождении микроорганизмов. В этом
затянувшемся споре другую сторону представляли Ч.Дарвин (1809-1882),
натуралист и микроскопист Л.Спалланцани (1729-1799), Л.Пастер (1822-1895) и
многие другие ученые о которых мы уже выше упоминали. К
середине IХХв. сложилась довольно сложная
ситуация. Опровержение Луи Пастером теории самопроизвольного зарождения жизни
сыграло двоякую роль. С одной стороны, представители идеалистической
философии увидели в его опытах лишь непосредственное свидетельство
принципиальной невозможности перехода от неорганической материи к живым
существам в результате действия только сил природы. Это, однако,
их устраивало, т.к. подтверждало роль вмешательства нематериального начала –
Творца. С другой стороны, представители материалистической философии,
естествоиспытатели, лишились теперь возможности использовать явление
самозарождения жизни в качестве главного доказательства своих взглядов.
Возникло представление о вечности жизни во Вселенной. И тогда эти внешне
противоречивые взгляды (но, внутренне имеющие единое начало, как потом
оказалось) удалось объединить и обосновать выдающемуся немецкому химику
Ю.Либиху (1803-1873) в его гипотезе так называемой панспермии (греч. пан –
приставка, обозначающая общность; сперма – семя). К сожалению, научный мир в IХХв. был не готов понять то, что
как минимум на 100 с лишним лет опередило время. Даже в советское время, эта
гипотеза попала в разряд идеалистических, с которыми марксисты-ленинцы всегда
вели непримиримый бой. То же самое, кстати, произошло и с гипотезой
солнечно-земных взаимодействий А.Л.Чижевского. Многими авторитетнейшими
советскими учеными эти обе гипотезы были (по заказу компартии или своему
недоумию) просто высмеяны в центральной прессе и как тогда казалось, навсегда
забыты. Видимо, тогда еще не созрели условия для понимания этих двух великих
гипотез; не было достаточного экспериментального материала (фактов) для их
принятия, которые появились только к концу ХХв. Однако не все ученые
оказались настолько недальновидными. О солнечно-земных связях мы поговорим
несколько позже, а вот на гипотезе панспермии остановимся сейчас более
подробно. Согласно
теории панспермии жизнь действительно существует вечно (если под вечностью
понимать возраст Вселенной) и переносится с планеты на планету кометами и
метеоритами. Простейшие организмы или их споры («семена жизни»), попадая на
новую планету и найдя здесь благоприятные условия, размножаются, давая начало
эволюции от простейших форм к сложным. Активным сторонником гипотезы
панспермии был выдающийся отечественный естествоиспытатель В.И.Вернадский
(1863-1945). И у него было много единомышленников, даже в то время. Особенно
активно развивал эту теорию шведский физико-химик С.Аррениус (1859-1927). О
современных тенденциях превращения этой гипотезы в теорию мы достаточно
подробно уже рассмотрели. Самое ценное в этой гипотезе то, что она позволила
расширить временные рамки перехода от неорганической материи к живым
существам в результате действия только сил Природы как минимум до 10-12 млрд.
лет, что уже видимо было достаточно
для этого процесса в масштабах
и условиях вихреторовой энергетической
структуры галактик, звезд и Вселенной в целом. 2.
ЧТО
ТАКОЕ ЖИЗНЬ? КРИТЕРИИ ЖИВОГО. На современном
уровне развития наших знаний о живой и неживой Природе ЖИЗНЬ можно
рассматривать как один из способов существования (эволюции) материи. Эволюция
материи – это совокупность процессов изменения, развития, усложнения, в
результате которых она приобретает новое качество. Причем, необратимость
эволюции, является основным принципом (законом) этих процессов. На самом деле
между живым и неживым нет такой уж большой непреодолимой пропасти: то и
другое лишь различные формы
существования (организации) материи в процессе эволюции. Для неживой природы
характерны механическая, физическая химическая формы движения и развития. Они
отражены в законах физики и химии, в известной мере справедливых и по
отношению к живому, поскольку каждый организм есть физическое тело, в котором
протекают сложные биохимические реакции. Живой природе
свойственны свои биологические закономерности, которые качественно отличают
ее от неживой и позволяют утверждать, что жизнь – это высшая по сравнению с
неживой природой форма организации материи. Хорошо известно, что живых телах
нет ни одного химического элемента, который не встречался бы в неживой
природе. Однако в живых телах (даже в самых примитивных – вирусах) эти
элементы входят в различные сложные соединения, не встречающиеся в неживой
природе (например, белки и нуклеиновые кислоты). Наличие таких соединений,
обладающих присущими только им качествами, определяет возможность
существования у живого объекта таких свойств, как СТРУКТУРИРОВАННОСТЬ (т.е.
определенное строение, организация), РАЗДРАЖИМОСТЬ, СПОСОБНОСТЬ К ДВИЖЕНИЮ,
РАЗМНОЖЕНИЮ, ИЗМЕНЧИВОСТИ, РАЗВИТИЮ, ОБМЕНУ ВЕЩЕСТВАМИ И ЭНЕРГИЕЙ с
окружающей средой, ВОЗМОЖНОСТЬ ПОСТОЯННОГО САМООБНОВЛЕНИЯ за счет
использования материалов, поступающих из окружающей среды, и т.д. Современная
наука выделяет ряд принципиальных, наиболее общих закономерностей,
характеризующих живую материю. Для биологических объектов земной формы жизни
характерно обязательное присутствие в больших количествах углерода и воды.
Однако, если законы Природы едины во Вселенной, почему на других планетах
будут другие формы? Вопрос видимо состоит только в том, на какой ступени
развития они находятся. Это, кстати, подтверждает и гипотеза панспермии.
Значит, на тех планетах где имеется подходящая для жизни окружающая среда в
которой присутствует углерод и вода вполне вероятно (причем, с большой
степенью вероятности) что она там действительно есть и, несомненно, как-то
развивается. Кроме того, живое тело (будь то организм, клетка) представляет
собой так называемую ОТКРЫТУЮ СИСТЕМУ, т.е. систему, постоянно обменивающуюся
ВЕЩЕСТВАМИ, ЭНЕРГИЕЙ И ИНФОРМАЦИЕЙ с окружающей средой. Сущность обмена в
живой материи состоит в поглощении
веществ извне и их усвоении, так называемая АССИМИЛЯЦИЯ (т.е.
превращении веществ окружающей среды в вещество самого живого организма).
Этот процесс требует больших энергетических затрат со стороны живого тела, и
этот расход энергии возможен потому, что в процессе ассимиляции в живых
клетках накапливается энергия в виде сложных химических связей молекул органических соединений.
Процессы распада сложных веществ живого тела, сопровождающиеся освобождением
энергии и выделением продуктов распада, получили название ДИССИМИЛЯЦИИ.
Причем, главным источником, поддерживающим существование этих процессов,
является солнечная энергия. Поэтому, обязательным условием для эволюции живой
материи на других планетах должно быть наличие ДОСТАТОЧНОЙ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ
(или другой альтернативной ей энергии). Способность к
ассимиляции позволяет живому преодолевать закономерные для неживой и живой
материи процессы, сущность которых выражена во втором законе термодинамики.
Этот закон утверждает, что любой природной системе свойственно неизбежное
падение энергетического уровня, вплоть до ее гибели как системы. Живые тела,
являясь открытыми биосистемами, обладают способностью черпать энергию извне,
вовлекать ее в процессы своей жизнедеятельности, что, кстати, и обеспечивает
возможность жизни. Другим кардинальным свойством живых тел является строгая
упорядоченность в пространстве и во времени. ПРОСТРАНСТВЕННАЯ УПОРЯДОЧЕННОСТЬ
выражается в наличии структур, характерных для каждого живого организма (от
вируса до человека). При этом отдельные части имеют закономерное
расположение, простые элементы соподчинены более сложным, сходные части
объединены в комплексы и т.д. Но тут нельзя не признать, что определенная
пространственная упорядоченность свойственна и неживой материи (например,
минералам). Однако у живого это свойство выше и тоньше, сложнее и
обязательнее. Нормальная жизнедеятельность возможна только тогда, когда не
нарушена пространственная упорядоченность структур, образующих живой
организм.
УПОРЯДОЧЕННОСТЬ ВО ВРЕМЕНИ связана с четкой последовательностью
протекания отдельных реакций в процессах жизнедеятельности, в закономерной
зависимости одних процессов от других, высокой скорости биохимических
процессов, которая обеспечивается действием особых веществ – ферментов. Живые
организмы способны поддерживать свойственную им упорядоченность структуры и
процессов жизнедеятельности, сопротивляться воздействию внешних факторов,
могущих ее нарушить. Это свойство получило название ГОМЕОСТАЗА (поддержания
относительного постоянства внутренней среды конкретного живого организма или
взаимодействия внутри сообществ организмов). Важнейшее качество всего живого
– СПОСОБНОСТЬ К ВОСПРОИЗВЕДЕНИЮ СЕБЕ ПОДОБНЫХ, т.е. к размножению, в процессе
которого потомкам передаются как признаки и свойства предков, так и новые
свойства, возникшие в результате наследственной изменчивости. Процесс размножения
является началом существования новых организмов – их ОНТОГЕНЕЗА, закономерно
завершающегося старением и смертью. Хотя время жизни отдельной особи
ограничено, жизнь данного биологического вида не прекращается, продолжаясь в
потомстве, т.е. эволюция живой материи НЕПРЕРЫВНА (во времени и в
пространстве). Кроме этого, онтогенез отдельного организма тесно связан с
процессом исторического развития жизни на Земле – ФИЛОГЕНЕЗОМ. Индивидуальное
и историческое развитие организмов протекает в условиях постоянного
взаимодействия с окружающей средой. Одни организмы приспосабливаются к
условиям существования, а не приспособившиеся погибают или становятся
неспособными к размножению и сохранению потомства. Эта закономерность
(основная в эволюционном учении) характерна для всего живого на Земле, видимо
также, она должна проявляться и на других планетах имеющих жизнь. Итак, ЖИЗНЬ
– это производное неживой Природы, возникшее в результате закономерного ее
развития и неразрывно с ней связанное, но имеющее качественные, присущие
только живому отличия. Теперь уже можно перейти и к рассмотрению других
планет (Солнечной системы), чтобы оценить возможный уровень эволюции на них
живой материи. 3. ХАРАКТЕРИСТИКА ПЛАНЕТ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ.
Сколько планет в Солнечной системе? Еще со школы нам известно, что строение Солнечной системы подчиняется строго определенным количественным законам. Еще в XVIIв. немецкий астроном и математик Иоганн Тициус сформулировал правило, согласно которому все планеты располагаются вокруг центра Солнечной системы на орбитах, строго подчиняющихся математическим законам. И планет этих должно быть 10, а не 9 которые мы сейчас знаем (Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон). Заглянем в историю! Астрономы древнего Китая были абсолютно твердо убеждены, что число планет в Поднебесной равно десяти. Десятую планету они помещали как раз между орбитой Марса и Юпитера (сейчас там знаменитый пояс астероидов). Согласно китайской мифологии, вокруг «благодатного» Солнца обращается «пять планет жизни» в первом круге, который замыкает самая главная из них – Юнь Чиу (гипотетическая планета Фаэтон), а за ними следуют «пять планет бездны» второго круга, который замыкает Лень Гир (Плутон). Но это еще не все. Кроме этих десяти планет - «постоянных» членов, по китайским представлениям, существуют еще две «временных» планеты, которые эпизодически появляясь в пределах нашей Солнечной системы несут «смуту», а иногда и гибель. Итак, по китайской традиции мы имеем 12 планет! На одной из очень древних табличек, недавно обнаруженных в Индии, изображен правитель, сидящий на троне, а над ним – Солнце и все те же двенадцать планет. Опять 12 планет! Сказания древних шумеров, легшие в основу современных религий, в том числе и христианства, сообщают нам очень любопытные подробности о строении Солнечной системы. В знаменитом шумерском эпосе «Энума Элиш» говорится, что некогда в нашей системе было двенадцать «богов-планет». Многие из фактов, сообщаемых в шумерской, китайской, индийской, египетской мифологии (а также в мифологиях других древних цивилизаций), лишь недавно стали находить научные подтверждения. Недавно, около 40 ученых, представляющих различные институты Америки, сделали совместное заявление. Суть его сводилась к тому, что многолетние исследования нашей планетарной системы приводят к заключению о вторжении примерно 4 млрд. лет назад в Солнечную систему некоего неизвестного массивного тела, которое повлияло на весь ход дальнейшего развития. Только внедрением этого тела можно объяснить многие «странности», присущие всем без исключения планетам, заявили ученые. Это «неправильные» наклоны орбит некоторых планет и спутников; существование пояса астероидов между Марсом и Юпитером, а также многие другие странности и загадки, которые делают гипотезу (О.Ю.Шмидта) мирного развития Солнечной системы маловероятной. Недавно ученые заметили, что межпланетные космические станции, отправляемые к границам Солнечной системы оказываясь за планетой Уран, начинают испытывать мощное воздействие неизвестных гравитационных сил, существенно отклоняющих их орбиты. Подобные отклонения возможны лишь в том случае, если за орбитой Плутона находится неизвестная планета с большой массой. И она была наконец-то найдена. Еще в 1978г. Р.Харрингтон и Т.Фландерн, американские специалисты в области небесной механики из обсерватории ВМС США в Вашингтоне, получили неоспоримые доказательства того, что орбиты Урана и Нептуна претерпевают искажения, вызванные, скорее всего, гравитационным воздействием какого-то неизвестного небесного тела. Оно получило временное название – планета «Икс», или десятая планета. Сложное компьютерное моделирование, осуществленное Харрингтоном и Фландерном, позволило высказать предположение, что планета «Икс» представляет собой «вторгшуюся планету», которая была захвачена Солнцем и помещена на очень вытянутую и сильно наклоненную орбиту вокруг него с весьма длительным периодом обращения. В 1982г. НАСА официально подтвердила наличие в Солнечной системе какого-то загадочного объекта, находящегося далеко за самыми удаленными планетами, и высказала предположение, что это, возможно и есть таинственная Десятая планета. Результаты моделирования показали, что размеры планеты в 3-4 раза превышают размеры Земли, что ее орбита наклонена к плоскости эклиптики на целых 300 и что она должна находиться в три раза дальше от Солнца, чем самая удаленная от него известная нам планета – Плутон. Специалисты подозревают, что за Плутоном может находиться от 800 до 1000 (а может и больше) минипланет (крупных астероидов), ожидающих своего открытия! Все эти объекты относятся к поясу Койпера (названного так по имени известного американского астронома). Он охватывает орбиту Плутона, частично пересекая ее. Первый объект из этого пояса был обнаружен только в 1992г., а на сегодня их открыто несколько десятков. Самое интересное, что далеко за поясом Койпера простирается пояс Оорта (по имени известного голландского астронома) – бесчисленное скопление комет, астероидов и метеоритов. Некоторые из них время от времени вырываются из этого скопления и устремляются к Солнцу, издавна сея страх и ужас у жителей Земли. Между прочим, Луна во многом снижает вероятность их столкновения с нашей планетой; она, как говорится, принимает большинство ударов на себя. Есть в Солнечной системе и еще одна особенность, о которой
мы выше упомянули – это пояс астероидов (или малых планет) между Марсом и
Юпитером. В настоящее время уже не вызывает сомнения тот факт, что
большинство метеоритов, постоянно падающих на Землю, и малые планеты – тела
одной природы и одного происхождения. В тех случаях, когда орбиты астероидов
сильно вытянуты (что характерно для самых малых из них) и пересекают орбиту
Земли, возникает возможность прямого столкновения астероида с нашей планетой.
Была ли когда-нибудь на месте пояса астероидов крупная планета (Фаэтон),
катастрофически распавшаяся на множество осколков, или здесь всегда, с самого
начала формирования Солнечной системы, существовали эти постепенно дробящиеся
тела – до сих пор окончательно не решено. Между тем этот пояс астероидов
очень замечателен. Еще в 60-х годах ХХв. ученые различных стран (в том числе
и из бывшего СССР) открыли в метеоритах из этого пояса высокомолекулярные
органические соединения и так называемые «организованные элементы», оказавшиеся
остатками внеземных организмов. С этого момента гипотеза панспермии снова
была поднята на щит науки, и уже достаточно серьезно и целенаправленно стали
изучаться такие вопросы как эволюция органических веществ в Космосе,
воздействие Космоса на биосферу Земли; была пересмотрена и концепция
возникновения жизни на Земле и за ее пределами и многое др. Всего в
современных каталогах числится около7000 малых планет (хотя на самом деле
их намного больше). Причем, только
два астероида, Цецера ( Итак, на
вопрос о том, сколько планет в Солнечной системе пока нет однозначного
ответа. Ниже будут рассмотрены основные характеристики хорошо известных нам
планет, для последующего анализа и
оценки возможного уровня эволюции на них живой материи. Краткая характеристика планет Таблица 2
МЕРКУРИЙ.
До последнего времени считалось, что планета находится в слишком «горячей
обстановке» из-за своей близости к Солнцу и слишком мала, чтобы удерживать у
своей поверхности атмосферу и воду (даже если она там когда-то была). Однако
радиозондирование полярных областей Меркурия в начале 90-х годов ХХв.
обнаружили там многочисленные скрытые залежи очень похожего на лед вещества,
размером от 5 до ВЕНЕРА.
Это первая планета загадок в Солнечной системе и наиболее, видимо, подходящая
для эволюции живой материи (кроме Земли). Изучение этой планеты и построение
радиолокационных топокарт по данным экспедиций АМС «Пионер», «Венера»,
«Магеллан», «Маринер» привело ученых к выводу о том, что Венера когда-то
могла быть покрыта слоем воды толщиной до Насколько огромна приспособляемость живой материи к
внешним условиям наглядно показывает наша Земля. На десятикилометровой
глубине океана, где вечная темнота, холод и колоссальное окружающее давление
(ок. 1000 ат), животный мир так же разнообразен, как и на поверхности океана.
В горячих серных источниках, имеющих температуру 70-900С,
прекрасно живут и размножаются многие виды бактерий (споры выдерживают и
более высокую температуру!). Некоторые
бактерии выбрали для себя источники, содержащие железо, другие живут только в
нефти. На северных склонах Земли королевы Мод на лишайниках и мхах обнаружены
членистоногие насекомые размером Но вернемся к
Венере. В атмосфере этой планеты есть в избытке углекислый газ, в небольших
дозах азот, аммиак, вода, кислород и другие жизненно важные элементы и их
соединения. Почему же в процессе эволюции материи в верхних слоях атмосферы
вблизи венерианских облаков или в пластах осадочных венерианских пород, явно
содержащих углеводороды, где условия более благоприятные (с точки зрения
землян), не могла зародиться и эволюционировать жизнь (в виде воздушного
планктона в атмосфере или простейших в литосфере; а может и в других более
развитых формах)? Это одна из главных
неразгаданных тайн Венеры, которую в ближайшем будущем предстоит
раскрыть. И последнее, что хотелось бы здесь отметить. Будет, видимо, еще не
одна экспедиция АМС землян на эту планету, ступит на нее когда-нибудь и нога
человека. Разума, мы на Венере естественно не найдем (не надо строить на этот
счет иллюзий!), но многообразие самых разных форм живой материи встретим
обязательно. На самом деле, Земля - по образному выражению 2-го космонавта
нашей планеты Г.С.Титова - это большой космический корабль, где все
мы на нем космонавты. Но нельзя забывать, что у этого космического корабля
уже крайне ограничены ресурсы, да и экипажу
(человечеству) с каждым десятилетием становится все более тесно. То
есть мы самой Природой обречены осваивать и обживать сначала, видимо,
ближние, а затем и дальние планеты. ЛУНА.
Это не планета, а всего лишь спутник нашей Земли. Однако этот спутник
настолько необычен, что необходимо на нем несколько остановиться. Луна
вращается вокруг нашей планеты на расстоянии около 384.4 тыс. км, имеет
радиус Луну еще совсем недавно подавляющее число специалистов
считали «сухой». Однако радиолокационные данные, полученные американским
космическим аппаратом «Клементина», указали на наличие в приполярных районах
Луны залежей подповерхностного льда. Окончательную точку в этом вопросе
поставили исследования, которые были проведены с помощью АМС «Лунар
Проспектор». Вода на Луне есть и ее в ближайшем будущем планируют активно
использовать при освоении нашего спутника (при создании лунных космических
баз). По последним
оценкам водяного льда близ лунных полюсов может быть около 6 млрд. тонн.
Ледяные месторождения имеют площадь около 2000 кв. км и, похоже, представляют
собой линзы чистого льда. Этого запаса хватит на сотни лет для колонии в несколько тысяч человек. Жизни на Луне,
естественно, нет, но сама она играет исключительно важную роль для эволюции
жизни на Земле. МАРС.
Это вторая планета загадок в Солнечной системе. Между прочим, Венера, Земля и
Марс – образуют так называемую земную группу планет. Изучая в первую очередь
Венеру и Марс, познавая процессы, протекающие в атмосфере, на поверхности и в
глубинных слоях этих планет, мы сможем лучше понять и те процессы, которые
происходят у нас на Земле, и уяснить пути дальнейшей эволюции живой материи.
Итак, Марс! Сама планета,
как видно из таблицы заметно уступает Земле по размерам, однако она
превосходит ее по своим геологическим образованиям. Гигантские вулканы Марса свидетельствуют о его бурном
геологическом прошлом. Самый крупный марсианский вулкан – Олимп (по площади
сопоставим с небольшим государством). Его кальдера имеет диаметр более Как считают
специалисты, возраст многочисленных крупных ударных кратеров, покрывающих
особенно наглядно южные районы планеты, составляет 3-4 млрд. лет. Самым
большим среди них, по-видимому, является бассейн Хеллас – его диаметр
составляет около Что касается
марсианских каньонов (например, как Ius Chasma), то знаменитый американский
Большой Каньон на их фоне был бы просто не заметен: Вопрос о воде и жизни на Марсе учеными обсуждается уже давно: 1977г. – в докладах Американского Географического Союза, 1979г. – на Международном коллоквиуме по Марсу (Калифорнийский Технологический институт, Пасадена, Калифорния), 1986 – на двух Международных конференциях по Марсу под руководством НАСА (Вашингтон) и т.д. Проходили аналогичные конференции и у нас в стране, особенно после неудачных экспедиций к Марсу (1988-1989гг.) двух отечественных автоматических аппаратов «Фобос-1» и «Фобос-2». Недавно НАСА опубликовало новую обширную международную программу покорения Красной планеты, имеющую целью обнаружение воды и поиск внеземной жизни. В ходе этой программы к Марсу будут запущены шесть автоматических космических аппаратов. Одни из них выйдут на марсианские орбиты, другие сядут на его поверхность, третьи изучат большие площади поверхности этой загадочной планеты. Программа исследований завершится доставкой на Землю марсианских геологических образцов (ориентировочно в 2011г.). По словам директора марсианской программы С.Хаббарда, основным стержнем программы будут поиски ответа на вопрос: существовала ли жизнь на Марсе и есть ли эта жизнь там сейчас? А научный руководитель НАСА Э.Уэйлер заявил, что главной задачей беспилотных космических аппаратов, запускаемых к Марсу, станет подготовка пилотируемых экспедиций к Красной планете. «Роботы проложат, в конечном счете, путь людям», - сказал он. Несмотря на неудачные запуски 1999г. три запланированные ранее экспедиции – орбитальный марсианский аппарат (2001г.) и две марсианские танкетки (2003г.) – сотрудники НАСА уже подготовили. Теперь к ним прибавился более сложный орбитальный корабль, который планируется запустить на орбиту Марса в 2005г., а также передвижная научная лаборатория и особая поисковая миссия, запланированные на 2007г. С.Хаббард, выступая на пресс-конференции, сказал, что каждая последующая марсианская экспедиция будет в научном, и в инженерном отношении сложнее предыдущей и что в принципе первые геологические образцы с Марса при удачном ходе исследований смогут быть доставлены на Землю к запланированному программой сроку (2011г.). Что же касается атмосферы Марса, то в прошлом она могла быть
гораздо более плотной. Ученые предполагают, что около 5% атмосферы на
начальном этапе поставили кометы; доля вулканизма была значительно выше – до
50%. Большое содержание кислорода в окислах (предположительно железа)
марсианского грунта говорит о возможности его существования в свободном виде
в прошлом. В настоящее время, атмосфера планеты состоит из 99% азота (N2) и 1% аргона
(Ar) с незначительной
примесью других газов. Как видно, для нормальной «земной» жизни не хватает
только немного свободного кислорода. Из всего вышесказанного напрашивается
единственный логический вывод: Марс – живая планета. Он не мог не пройти
адаптационного периода и периода возникновения и развития первичной
марсианской жизни. Обилие в прошлом воды и более плотной атмосферы (скорее
всего содержащей кислород) наводит на мысль, что эволюция живой материи здесь
могла достичь намного большего, чем на Венере. Однако, дальнейший ее путь нам
пока не известен. Скорее всего, жизнь на Марсе может продолжать
эволюционировать в верхних слоях литосферы, преимущественно в экваториальной
зоне. Абсолютно не исключена возможность, встретить тут достаточно
высокоорганизованную животную и растительную жизнь. И также абсолютно
напрасно искать на Марсе проявления Разума (как этого многим бы хотелось).
Кроме всего прочего, загадочная Красная планета имеет два не менее загадочных
спутника – Фобоса (диаметр ЮПИТЕР. Это планета-гигант по своей массе далеко превосходит все остальные планеты, вместе взятые (в нем заключено 90% массы всех планет Солнечной системы). По диаметру она в 11 раз больше Земли, а по объему более чем в 1300 раз. Предполагается, что на начальной стадии развития Юпитер и Сатурн представляли собой льдисто-каменистые тела с массой около 10 земных. Однако, этой массы оказалось достаточно для привлечения газов и пыли из окружающего протопланетного диска, и размеры планет, находящихся примерно в центре Солнечной системы, значительно увеличились. Юпитер был исследован АМС «Пионерами», «Вояджерами» и «Галилео» с 1970 по 1990 годы. Оказалось, что его состав аналогичен составу Сатурна, а соотношение содержания гелия и водорода близко к солнечному. В настоящее время считается более вероятным, что планета состоит из центрального плотного ядра, объем которого составляет лишь очень незначительную часть видимого нами шара Юпитера. Все остальное – гигантская атмосфера очень сложного строения, в которой в значительном количестве содержатся молекулярный водород, метан и аммиак. Причем, последний, судя по всему, содержится в мощных облаках, наблюдаемых с Земли в виде «полос» и «пятен», меняющих свое очертание. В незначительных количествах в верхних слоях атмосферы Юпитера имеются и пары воды ~0.2% (что было подтверждено «Галилео» и «Вояджерами»). Зарегистрированная скорость ветра здесь составляет 100-180 м/с. Быстрое вращение Юпитера имеет своим следствием сильную
«сплюснутость» планеты или сжатие, составляющее 0.062 (для Сатурна она
составляет 0.096), тогда как у Земли, например, сжатие всего лишь - 0.003, у Марса – 0.005, а у Меркурия и
Венеры вообще отсутствует. Зонд «Галилео», исследовавший верхние слои
ионосферы и атмосферы в 1996г., передал на Землю данные, свидетельствующие о
том, что на расстоянии Вообще говоря, физическая природа внешних планет-гигантов (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун) еще полностью не вполне ясна. Малая плотность и мощные атмосферы наводят на мысль, что эти планеты еще не вполне охладились и имеют значительные запасы собственной теплоты. Юпитер имеет не менее 16 спутников (точное их число пока неизвестно). Создается впечатление наличия в Солнечной системе мини планетарных систем. Самые крупные из спутников планеты были открыты еще в 1610г. Галилеем, это Ио, Европа, Ганимед и Каллисто. Они движутся почти в точности в плоскости экватора планеты, по орбитам, очень близким к круговым. Пристальное внимание ученых к этим спутникам становится понятным при более близком знакомстве с ними. ГАЛИЛЕЕВЫ СПУТНИКИ ЮПИТЕРА. Эти спутники, а точнее их можно было бы с полным правом назвать и небольшими планетами, движутся вокруг Юпитера на расстояниях, составляющих от 0.5 до 5 расстояний нашей Луны в последние десятилетия ХХв. задали ученым очень много загадок. Спутник - Ио.
Известно, что современная вулканическая деятельность на Ио – одна из самых бурных
в Солнечной системе. Его диаметр ~ На поверхности Ио накопленное за день солнечное тепло не
преобладает в области экватора и не убывает в высоких широтах, ближе к
полюсам. Астрономы пока не представляют, как это объяснить. Возможно, именно
в приполярных широтах спутника находятся зоны наибольшей вулканической
активности, поэтому они и теплее. Сейчас на Ио более 30 вулканов извергают
расплавленное вещество, содержащее воду (сернистые соединения), и
разноцветные фонтаны газов на высоту до На Ио наблюдаются и сильнейшие приливно-отливные явления (вызванные гравитационными силами Европы и Ганимеда), при этом верхний слой его поверхности поднимается и опадает больше чем на 100м. Одновременно маленький спутник планеты-гиганта выполняет функцию мощнейшего природного генератора энергии. Когда Ио пересекает линии магнитного поля Юпитера, создается громадное напряжение (в атмосфере планеты, сверкают гигантские молнии с силой тока в миллионы ампер). Может быть так выглядели первые «фабрики» протоклеток, где в гигантских газовых планетах, намного может быть превосходящих нашу солнечную систему, вращающихся вокруг первых протозвезд и произошел тот качественный скачок от неживой к живой материи. Спутник - Европа. Этот спутник по размерам тоже
крупнее нашей Луны, имеет довольно массивное металлическое ядро н обладает
удивительным свойством – имеет самую ровную в Солнечной системе поверхность.
Ее более низкая, чем, например, у Ио, плотность заставляет полагать, что
внутри нее плещется водный океан. Ученые полагают, что на одну пятую Европа
может состоять из воды, которая образует на ней ледяной панцирь. Это ледяное
покрытие отражает свет так же сильно, как, например, облака Венеры. Данные,
полученные с «Галилео» и «Вояджеров» после компьютерной обработки и
моделирования показали, что толщина ледяного слоя достигает не менее 3- Спутник - Ганимед. Спутник Юпитера Ганимед по своим
размерам превышает такие планеты как Меркурий или Плутон. Неровная
поверхность спутника, на которой видны изломы, трещины и борозды,
свидетельствуют о некогда его бурном прошлом. Ученые, занимающиеся
расшифровкой данных, переданных космическим зондом «Галилео» (который начал
облет Юпитера еще в декабре 1995г.) пришли к окончательному выводу о том, что в недрах Ганимеда
плещется соленый океан. «Скорее всего, слой воды (толщиной в несколько
километров) находится на глубине около Снимки, сделанные «Галилео», показывают, что верхний слой твердого льда, видимо, лежит на более эластичной опоре изо льда, подогреваемой продуктами распада урана и других радиоактивных элементов, которые расположены ближе к ледяному ядру. «Галилео», который сейчас вместе с другим зондом, «Кассини», изучает Юпитер, представил весьма серьезные свидетельства наличия соленых океанов не только на Ганимеде и Европе, отмечают ученые, но и на Каллисто. Причем, есть все основания предполагать о наличии на этих спутниках вулканической деятельности с извержением на поверхность больших масс соленой горячей воды и газов. Кроме этого, простейшие формы жизни имеют достаточно большие шансы на выживание на этом спутнике Юпитера. Спутник – Каллисто. По размерам этот спутник сравним с Меркурием и имеет очень богатую льдом кору. Оценки свидетельствуют, что он на 40% может состоять из соленого льда. Поверхность Каллисто почти вся испещрена кратерами ударного происхождения, причем иногда очень крупных размеров. САТУРН. Сатурн – одна из самых удивительных планет
Солнечной системы. Уникальность этой планеты и в наличии великолепной системы
колец, и в самой низкой плотности среди всех планет (кстати, меньше 1), и в наличии
на полюсах полярных сияний, а также «странностях» его спутников (точное число
которых до сих пор так и не определено). Сатурн был известен людям с
доисторических времен. Оказывается, что этот газовый гигант состоит в
основном из водорода и гелия, на нем царит вечный холод (температура верхних
облаков составляет –1500С), между тем внутри планеты находится
раскаленное ядро, благодаря которому Сатурн излучает в космос больше энергии,
чем получает от Солнца (что наукой пока не объяснимо), над его ослепительным
свечением (видимой яркостью) до сих пор ученые ломают головы. Сатурн имеет
значительное магнитное поле, длина суток здесь составляет 10.54 часа. Из-за
быстрого вращения планета сильно сплюснута, над поверхностью дуют невероятно
сильные ветры (их скорость достигает «Пионер-11» в 1979г. и «Вояджеры (1 и 2)» в 1980-1981гг. подтвердили что кольца Сатурна состоят из ледяных глыб размером от валуна до большого дома и что его внутренние спутники (Янус, Мимас, Энцелад, Тетис, Диона и Рея представляют собой небесные тела, состоящие главным образом изо льда. В отношении внешних спутников Сатурна информация «Вояджеров» была аналогичной: они представляют собой, как правило, громадные глыбы льда с небольшим количеством скальных пород в центре. Так, Япет, на 55% состоит изо льда, 35% составляют скальные породы и 10% - замерзший метан. Есть однако свидетельства о наличии на поверхности этого спутника нефтеподобных продуктов. О Титане мы поговорим отдельно (ниже). На пути к уникальной планете сейчас находится космический аппарат «Кассини», который пройдет мимо планеты в 2004 году. Может быть тогда удастся раскрыть некоторые тайны этой загадочной и удивительной шестой планеты Солнечной системы.
САМЫЙ ДОРОГОСТОЯЩИЙ БЕСПИЛОТНЫЙ КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ ХХ-го ВЕКА.
15 октября 1997г. с мыса Канаверал стартовал американский
ракетоноситель «Титан Центавр». Он успешно вывел на орбиту самый дорогой
(более 3.5 млрд. долларов США) беспилотный космический аппарат за всю историю
НАСА. Аппарат был назван в честь знаменитого французского астронома Жана
Доминика Кассини, изучавшего кольца Сатурна – АМС «Кассини» с рекордным для
таких аппаратов весом – 5.6 т. Собственно «Кассини» представляет собой
суперсовременный автономный модуль длиной «Кассини» летит целенаправленно к Сатурну для обследования его спутников и в первую очередь конечно Титана. Ученые предполагают, что за его атмосферой, буро-оранжевой от метановых облаков, находится твердая почва и, огромные запасы замерзшей воды. На поверхность Титана опустится аппарат «Хьюгенс», и земляне впервые смогут увидеть, как выглядит этот наиболее таинственный спутник Сатурна. Если на Титане окажется вода, в перспективе будет рассматриваться проект создания на нем дальней космической базы, откуда космонавты смогут совершать полеты на другие планеты и их спутники. Почему же так оказался интересен ученым этот таинственный и неприветливый спутник?
ТИТАН - ПЛАНЕТА ДЛЯ ВОЗМОЖНОГО ПЕРЕСЕЛЕНИЯ В БУДУЩЕМ ЧАСТИ ЗЕМНОЙ ЦИВИЛИЗАЦИИ.
Титан самый крупный в Солнечной системе спутник (его диаметр
составляет УРАН. Это очень странная планета. Во-первых она как бы «лежит на боку», т.к. ее ось вращения лежит почти в плоскости орбиты, а плоскость экватора, следовательно, почти перпендикулярна к орбите (наклон около 870). Благодаря быстрому вращению Уран сплюснут почти так же сильно, как и Юпитер. Во-вторых, у планеты обнаружены ледяные кольца – целых десять штук. Скорость ветра в зеленовато-голубоватой атмосфере, содержащей метан (поглощающий красный свет), колеблется от 110 м/с на экваторе до 200 м/с на широте 550. Планета имеет 21 спутник, но их достоверность еще нуждается в проверке. В-третьих, Уран и Нептун являются практически двойниками (по размерам, массе, цвету, плотности, температуре). Уран, мертвая планета. НЕПТУН. Загадкой этой планеты является то, что она
излучает тепла гораздо больше, чем получает от Солнца. И еще одна загадка,
Нептун получает от Солнца в 2.5 раза меньше энергии, чем Уран, однако
эффективные температуры обеих планет, как показали данные последних исследований, практически одинаковы. Причина такой
аномалии пока не известна. Ураганная скорость ветра на Нептуне просто
чудовищна – до 300 (и даже 700) м/с. Наблюдения «Вояджера-2» в 1989г.
доказали, что у планеты имеется небольшое каменное ядро, окруженное водяным
льдом. Нептун имеет по меньшей мере 8 спутников. Самый крупный из них –
Тритон (по размерам почти равен нашей Луне). На фотоснимках переданных
«Вояджером-2» он выглядит как «голубая луна», что говорит о присутствии в его
атмосфере метана. Тритон – седьмое небесное тело в Солнечной системе после
Венеры, Земли, Луны (?), Марса, Ио и Европы (?), на котором зарегистрирована вулканическая и гейзерная
активность. Обнаружено, что продукты извержений на Нептуне выбрасываются в
атмосферу (имеющую голубовато-зеленоватый цвет) на высоту до ПЛУТОН. Это самая далекая из известных нам планет; точнее было бы сказать из официально признанных. Он, чуть больше Титана, спутника Сатурна. Предполагается, что Плутон состоит изо льда, силикатов и органических соединений. Орбита сильно наклонена к плоскости эклиптики (170) и очень вытянута (орбита Плутона довольно глубоко внедряется внутрь орбиты Нептуна). До открытия у Плутона спутника Харона эту планету считали одним из бывших спутников Нептуна. Плутон - мертвая планета. Проведенный анализ показывает, что в простейших формах жизнь на многих планетах и на их спутниках скорее всего есть и может быть даже как-то эволюционирует. Наиболее развитую жизнь можно ожидать встретить, видимо, только в экваториальных областях Марса (да и то, в верхних слоях литосферы планеты, т.е. по «земным» понятиям подземную). На этом оптимистические прогнозы и кончаются. Мы, скорее всего, одиноки в Солнечной системе (если конечно не впадать в область фантастики и не «ловить» повсюду эти неуловимые НЛО). Но вот одиноки ли мы во Вселенной, этот вопрос может еще долго оставаться открытым. Ученый мир по этому вопросу раскололся пополам. Одни ученые до сих пор с завидным упорством отстаивают гипотезу американского астронома Фрэнка Дрэйка о множественности разумных миров в нашей Вселенной, до сих пор сотни радиотелескопов по всему миру ловят космические сигналы «братьев по разуму». Другая многочисленная группа ученых, наоборот, считает, что для появления жизни и разумных существ нужны только такие «уникальные условия», какие есть на Земле. Поэтому, делают они вывод, мы, скорее всего во Вселенной такие одни. А может быть правы и те и другие, если допустить что: - жизнь на уровне простейших организмов может существовать во Вселенной повсюду (где есть для этого условия); - на отдельных планетах других звездных систем Вселенной могут сложиться такие условия, где бы простейшие организмы смогли адаптироваться и дальше эволюционировать; - эволюция жизни напрямую зависит от изменяющихся условий, поэтому может быть совсем не обязательно, чтобы она шла «строго» по земному сценарию. В настоящее время, кстати, уже обнаружено 44 внесолнечные планеты, вращающиеся вокруг «ближайших» солнцеподобных звезд, и число их постоянно возрастает, т.е. открываются все новые и новые землеподобные планеты. По предположениям астрономов, из 800 ближайших обследованных звезд примерно каждая 20-я должна иметь планеты (и даже целые планетарные системы). Причем некоторые из обнаруженных планет даже обращаются вокруг своих звезд по круговым орбитам (как в нашей Солнечной системе). В ближайшие годы должны вступить в строй новые космические обсерватории, которые, как известно, имеют неизмеримо большие возможности исследования далеких объектов, чем наземные средства наблюдений. На 2004 год намечено вывести на орбиту европейскую космическую обсерваторию «Корот», способную обнаруживать внесолнечные планеты всего в два раза большие Земли, т.к. сейчас даже самые крупные телескопы «усматривают» лишь очень крупные планеты, соразмерные с Юпитером или больше его. Вслед за обсерваторией «Корот» будет запущена орбитальная обсерватория Европейского космического агенства «Эддингтон», названная в честь крупнейшего английского астрофизика Артура Эддингтона. Она рассчитана на обнаружение далеких планет, уже соизмеримых с Землей. Готовится, также, к запуску в ближайшие годы орбитальный комплекс НАСА «Кеплер», способный, по убеждению его разработчиков, в десятки раз пополнить список найденных землеподобных планет. Кроме этого, НАСА предполагает вплотную заняться проблемой происхождения жизни на Земле. До 2006 года планируется запустить в космос несколько новых зондов для исследования комет, астероидов, космической пыли и даже частиц солнечного ветра. Ученые намерены серьезно разобраться с присутствующими в них элементами протожизни и даже возможными микроорганизмами, которые могли быть занесены на Землю и другие планеты Солнечной системы миллиарды лет назад. Наиболее вероятными кандидатами на «рассадники» жизни ученые НАСА считают Марс (где под многометровым поверхностным слоем могут скрываться огромные запасы воды и нефте- газоподобных углеводородов), юпитерские луны Европу и Каллисто (покрытые многокилометровой толщей льда) и даже Плутон (у которого особую заинтересованность американских ученых вызывает его атмосфера). На эти проекты НАСА намерено расходовать от 10 до 20 млн. долларов в год. Так что основные открытия в астробиологии нас ожидают, видимо, еще впереди! |