какие формы жизни существуют во вселенной
Существуют ли во Вселенной другие формы жизни?
Между тем, с развитием земной науки и открытием доступа космических кораблей к другим планетам нашей Солнечной системы, шансы на обнаружение инопланетных цивилизаций всё быстрее стремятся к нулю, однако, открывают принципиально новые горизонты освоения Космоса.
Основные условия возникновения жизни
Что такое обитаемая зона?
Область планетарной системы, которая обладает совокупностью этих факторов, носит название «обитаемой зоны», а наука, изучающая возможность возникновения и развития жизни во Вселенной – астробиологии.
В нашей Солнечной системе обитаемая зона начинается орбитой Венеры и заканчивается полуорбитой Марса. Высокие давление и температура у поверхности Венеры полностью исключают существование на ней жидкой воды, однако условия, складывающиеся в толще её облачного покрова, вполне могут быть пригодны для существования микробных организмов.
Что касается Марса, то его разряжённая атмосфера и неравномерное давление допускают и даже поддерживают существование на поверхности полярных шапок – доказано существование больших водоёмов на планете в течение довольно долгого времени в прошлом.
Марс – первая планета, на которой космическому кораблю – марсоходу – удалось выявить в грунте наличие органических веществ. Таким образом, будущие космические экспедиции вполне смогут подтвердить наличие на соседних с Землёй планетах других форм примитивной жизни, отличной от земной.
Углеродный шовинизм
Всегда следует помнить, что земная жизнь имеет углеродную основу, и углерод – четвёртый по распространённости элемент во Вселенной. Современные учёные всё чаще говорят о возможности существования принципиально иных форм жизни — например, на основе мышьяка или кремния.
Так же вполне обоснованным теоретически является предположение о возникновении других форм жизни на основе аммиака и метана. Идея существования во Вселенной жизни, подобной земной и только ей, называется «углеродным шовинизмом».
Жизнь на спутниках планет-гигантов
В процессе углубленного изучения краёв нашей планетарной системы искусственными зондами, учёные обнаруживают всё больше доказательств того, что наличие небесного тела в зоне обитаемости не является основным условием для развития жизни.
Планеты-гиганты Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун своим мощным приливным воздействием и гравитацией разогревают ядра своих естественных спутников, создавая внутри них самые уютные условия для возникновения простейших форм жизни. Холодные поверхности этих небесных тел надёжно защищают внутренние полости спутников от солнечной радиации и низких температур.
Заключение
Из всего выше перечисленного можно заключить, что биологическая жизнь имеет очень широкий диапазон возможностей существования. И если мы хотим найти на других небесных телах признаки присутствия инопланетных существ и доказать существование принципиально других форм жизни, то сначала необходимо определить объект поиска.
Шанс встретить разумную цивилизацию, подобную нашей, чрезвычайно мал, но он существует. В любом случае, будущие космические миссии однозначно приоткроют завесу распространённости жизни во Вселенной, а уж какой будет являться эта жизнь, как отличить её от неживой материи и отличить ли нам, углеродным организмам, вообще – вопрос времени и всестороннего анализа. Но также читайте об альтернативном взгляде на историю человечества и о самых известных и странных ошибках современных ученых.
masterok
masterokМастерок.жж.рф
Хочу все знать
Наша Вселенная это сотни миллиардов галактик из сотен миллиардов звёзд. Мы видим пространство, которое тянется на миллионы миллионов миллиардов километров. И всё оно выглядит мёртвым. Ни разу мы не находили в космосе однозначных признаков жизни — ни высокоразвитой, ни примитивной.
Звучит странно, почти неестественно. Солнце и Земля — не уникальные для нашей Вселенной явления. Это рядовая звезда G-класса и обычная планета из металла и камня. Только в нашей галактике Млечный Путь подобных звёзд и планет могут быть миллиарды пар, и около 300 млн из них имеют почти земные условия для жизни.
Солнечная система ничем не выделяется не только в пространстве, но и во времени. Многие звёзды с планетами куда старше её, многие же и младше. Если принять, что наша звёздная система — не самая молодая и не самая старая, а где-то посередине, то во Вселенной должно быть много разной жизни — от бактерий до мощных цивилизаций.
Почему космос такой пустой и безжизненный? Почему мы не видим хотя бы следов активности сверхразвитых существ, коих тоже должно быть немало?
Эти вопросы известны как парадокс Ферми. Учёные и прочие мыслители пытаются ответить на него так:
— жизнь требует совпадения уймы факторов и потому есть только на Земле;
— жизни во Вселенной может быть и много, но развитая — только одна;
— цивилизации быстро деградируют или погибают от масштабных катастроф, эпидемий, собственного оружия;
— вокруг много развитых цивилизаций, но они избегают нас, держат в «заповеднике»;
— живые существа вместо космической экспансии предпочитают замыкаться в виртуальных мирах;
— разумные виды считают, что лучше молчать и не привлекать к себе внимания;
— высокоразвитые цивилизации могут быть неотличимы от природы.
Есть и объяснение попроще, которое часто даже не упоминают: мы сильно переоцениваем свои способности в поисках жизни.
Развитые цивилизации не обязательно заметны издалека
Человек как будто сильно влияет на мир — загрязняет природу, меняет климат. Но на космических масштабах всего этого не видно. Уже с пары-тройки световых лет Солнечная система, скорее всего, будет ничем не примечательна. За исключением разве что странно высокого радиоизлучения — шума от наших каналов связи.
Активно использовать радио мы стали в конце XIX века, так что «нашумели» мы на 120-130 световых лет вокруг. Как будто немало, но это мизерная часть нашей галактики. И чтобы услышать этот шум, нужны крайне чувствительные приёмники.
Крупнейший радиотелескоп мира диаметром 500 м десятками находит пульсары, но случайную радиопередачу может услышать лишь в пределах Солнечной системы
Сами мы способны принять только усиленный радиосигнал, которым специально «выстрелили» в направлении Земли. Наши радиотелескопы не заметят внутренние трансляции другой цивилизации уже с одного светового года. До ближайшей к нам звезды — 4,2 световых года.
Зато высокоразвитым цивилизациям наверняка нужно много энергии! И мы могли бы заметить их огромные электростанции в стиле сферы Дайсона, заслоняющие собой целые звёзды. Вот только нет уверенности, что такие сооружения возможны или имеют смысл. Их идея стоит на простой экстраполяции, а это не лучший способ делать прогнозы.
Примерно такую конструкцию с 2015 года подозревали в странном затенении звезды KIC 8462852, но исследования показали: скорее всего, это облака пыли, а не сфера Дайсона
В этом вся проблема поиска разумных внеземных цивилизаций — мы не можем знать, как они мыслят, какие действия и цели они считают важными или желательными. Остаётся лишь строить десятки и сотни гипотез вроде «намеренного молчания», не имея шанса их проверить.
С простейшей жизнью проблем не меньше
Бактерии и прочие одноклеточные специально прятаться от нас вроде бы не могут, но это нисколько не облегчает их поисков. Микроорганизмы крайне трудно обнаружить даже в пределах Солнечной системы, не говоря уж о галактике или Вселенной.
Соседний Марс мы исследуем уже полвека, и до сих пор не можем понять, есть на нём собственная жизнь или нет. Первые миссии показали: Марс это сухая пустынная планета со слабой атмосферой и почти без магнитного поля. Сильные перепады температур и космическая радиация не оставляют шансов для жизни на поверхности.
Это повысило интерес к исследованию Красной планеты — свои зонды запустили Китай и даже Арабские Эмираты, а Илон Маск, похоже, всерьёз планирует отправить туда людей. Но уже понятно, что найти марсианские бактерии будет сложно. Придётся бурить поглубже, брать как можно больше проб и отсылать их на Землю. Это годы исследований и миллионы долларов затрат.
Кто сказал, что жить нужно на поверхности?
Обычно при разговорах о внеземной жизни мы представляем примерно то, что видим на Земле: много жидкой воды на поверхности, плотная атмосфера с кислородом и осадками, магнитное поле и мягко греющее светило. Если у планеты ничего этого нет — кажется, что жить на ней нельзя.
Но вполне может оказаться, что жизнь на открытой поверхности это причудливое исключение, а не правило. Глубокий океан воды под толстым панцирем льда, подогреваемый горячими недрами — куда более удобная среда для появления бактерий. И таких «инкубаторов» только в Солнечной системе может быть несколько.
Европа сулит хорошие условия для примитивной жизни, находясь под боком у газового гиганта
Один из них — Европа, спутник Юпитера. Она сплошь покрыта водяным льдом, а средняя температура на её поверхности не превышает −160 °C. Но мощная гравитация Юпитера сжимает и растягивает Европу, как гармошку, из-за чего её недра остаются раскалёнными. Поэтому через 15-25 км лёд переходит в жидкий океан глубиной 60-150 км. По объёму он больше, чем все земные океаны, хотя сама Европа меньше Луны.
Похожая история и с Энцеладом, спутником Сатурна. Он тоже покрыт водяным льдом и геологически активен. Настолько активен, что постоянно извергается струями водяного пара и сложной органики — это зафиксировала станция «Кассини» в 2005 году. А в 2016 году стало окончательно ясно, что под ледяной корой Энцелада скрывается глобальный океан из жидкой воды. Причём на его дне действуют горячие гейзеры.
Как-то так устроен Энцелад: силикатно-металлическое ядро и водный океан, переходящий в толстый ледяной панцирь, который регулярно пробивается насквозь извержениями
Европа и Энцелад теперь считаются чуть ли не главными претендентами на колыбель внеземной жизни в Солнечной системе, пусть и примитивной. Туда планируют запускать исследовательские станции, причём не только NASA, но и частные лица. Например, российский миллиардер Юрий Мильнер.
Но уже понятно, что добраться до возможных бактерий Европы и Энцелада будет намного труднее, чем до тех же марсианских. Придётся бурить не пару метров грунта, а километры льда. Учёные предлагают для этого экзотические аппараты, которые за счёт атомного реактора проплавят ледяную толщу и доберутся до океана. Сколько это будет стоить — до сих пор неясно.
Жизнь может скрываться и в самых неожиданных местах
История со спутниками газовых гигантов показала: наши представления о пригодности планет для жизни могут быть весьма наивными. Очередное свидетельство этому — данные межпланетной станции «Новые горизонты». Из них мы получили не только первое в истории качественное фото Плутона, но и сведения о том, как он устроен внутри.
Даже замёрзший мир на окраине Солнечной системы может таить в себе неплохие условия для жизни
Оказалось, что разжалованный из планет Плутон не нуждается в солнечном тепле. Он, как и Европа с Энцеладом, имеет горячее «сердце», которое не дало ему промёрзнуть до конца. Под толстым наружным льдом из воды и азота может плескаться водяной океан глубиной до 180 км. По крайней мере, так точно было на заре истории Плутона, и вполне может продолжаться по сей день.
С другой стороны, есть Венера — самая горячая планета Солнечной системы. На её поверхности температура достигает 462 °C, причём температура эта почти одинакова по всей площади планеты. Это следствие крайне плотной атмосферы из углекислого газа с давлением в 92 раза выше земного. Кажется, что в таких условиях жизни быть не может.
Но в прошлом году учёные доработали давно предложенную идею о примитивной жизни в верхних слоях атмосферы Венеры. В их модели бактерии живут в каплях воды и серной кислоты на высоте 50-60 км. Они медленно оседают, становясь спорами под жёсткой оболочкой. В такой форме бактерии столетиями могут плавать в сухой венерианской дымке, пока не попадут обратно в верхние слои, чтобы ожить снова.
Схема выглядит фантастичной, но через некоторое время в атмосфере Венеры нашли газ фосфин — один из биомаркеров, признаков существования жизни. Причём нашли на высоте 51-63 км, что удивительно точно совпадает с моделью потенциальной жизни на Венере. И хотя открытие вскоре назвали ошибкой наблюдений, есть и другие аргументы в пользу венерианского фосфина.
Эти сведения настолько взбудоражили общественность, что интерес к поиску жизни на Венере выразили бизнесмены — например, тот же Юрий Мильнер.
Выводы довольно двойственные:
— примитивная жизнь может таиться в самых неожиданных местах;
— но добраться до неё чрезвычайно сложно и дорого на сегодняшний день;
— Вселенная так огромна, что даже в нашей галактике могут быть развитые цивилизации;
— но их поведение для нас полная загадка — они могут прятаться, игнорировать нас или просто не интересоваться космосом.
Может быть, жизнь часто встречается во Вселенной, но лишь в виде бактерий в глубоких океанах под толстым слоем льда или грунта. Тогда вся или почти вся она может пройти мимо наших глаз. По оценкам учёных, мы на своей же планете открыли не более 18% живых видов, и чем мельче живое существо — тем меньше шансы, что о нём узнает человек.
Что уж говорить о космосе. В этой бездне нужно очень постараться, чтобы найти что-то живое.
10 возможных форм жизни
В поисках внеземного разума ученые часто получают обвинения в «углеродном шовинизме», поскольку ожидают, что другие жизнеформы во Вселенной будут состоять из тех же биохимических строительных блоков, что и мы, соответствующим образом выстраивая свои поиски. Но жизнь вполне может быть другой — и люди об этом задумываются — поэтому давайте изучим десять возможных биологических и небиологических систем, которые расширяют определение «жизни».
А вы прочитав, скажете, какая форма для вас под вопросом даже теоретически.
И главного героя отсылают на эту планету по делам фирмы в виде наказания за косяки допущенные в работе.
Жизнь на основе кремния
Жизнь на основе кремния — это, пожалуй, самая распространенная форма альтернативной биохимии, любимой популярной наукой и фантастикой — вспомните хорта из «Звездного пути». Эта идея далеко не нова, ее корни уходят еще в размышления Герберта Уэллса в 1894 году: «Какое фантастическое воображение могло бы разыграться из такого предположения: представим кремниево-алюминиевые организмы — или, может, сразу кремниево-алюминиевых людей? — которые путешествуют через атмосферу из газообразной серы, положим так, по морям из жидкого железа температурой в несколько тысяч градусов или вроде того, чуть выше температуры доменной печи».
Кремний остается популярным именно потому, что очень похож на углерод и может образовывать четыре связи, подобно углероду, что открывает возможность создания биохимической системы полностью зависимой от кремния. Это самый распространенный элемент в земной коре, если не считать кислород. На Земле есть водоросли, которые включают кремний в свой процесс роста. Кремний играет вторую после углерода роль, поскольку тот может образовывать более стабильные и разнообразные комплексные структуры, необходимые для жизни. Углеродные молекулы включают кислород и азот, которые образуют невероятно крепкие связи. Сложные молекулы на основе кремния, к сожалению, имеют тенденцию распадаться. Кроме того, углерод чрезвычайно распространен во Вселенной и существует миллиарды лет.
Едва ли жизнь на основе кремния появится в окружении, подобном земному, поскольку большая часть свободного кремния будет заперта в вулканических и магматических породах из силикатных материалов. Предполагают, что в высокотемпературном окружении все может быть по-другому, но никаких доказательств пока не нашли. Экстремальный мир вроде Титана мог бы поддерживать жизнь на основе кремния, возможно, вкупе с метаногенами, так как молекулы кремния вроде силанов и полисиланов могут имитировать органическую химию Земли. Тем не менее на поверхности Титана преобладает углерод, тогда как большая часть кремния находится глубоко под поверхностью.
Астрохимик NASA Макс Бернштейн предположил, что жизнь на основе кремния могла бы существовать на очень горячей планете, с атмосферой богатой водородом и бедной кислородом, позволяя случиться комплексной силановой химии с обратными кремниевыми связями с селеном или теллуром, но такое, по мнению Бернштейна, маловероятно. На Земле такие организмы размножались бы очень медленно, а наши биохимии никак бы не мешали друг другу. Они, впрочем, могли бы медленно поедать наши города, но «к ним можно было бы применить отбойный молоток».
Другие биохимические варианты
В принципе, было довольно много предложений касательно жизненных систем, основанных на чем-то другом, помимо углерода. Подобно углероду и кремнию, бор тоже имеет тенденцию образовывать прочные ковалентные молекулярные соединения, образуя разные структурные варианты гидрида, в которых атомы бора связаны водородными мостиками. Как и углерод, бор может связываться с азотом, образуя соединения, по химическим и физическим свойства подобным алканам, простейшим органическим соединения. Основная проблема с жизнью на основе бора связана с тем, что это довольно редкий элемент. Жизнь на основе бора будет наиболее целесообразна в среде, температура которой достаточно низка для жидкого аммиака, тогда химические реакции будут протекать более контролируемо.
Другая возможная форма жизни, которая привлекла определенное внимание, это жизнь на основе мышьяка. Вся жизнь на Земле состоит из углерода, водорода, кислорода, фосфора и серы, но в 2010 году NASA объявило, что нашло бактерию GFAJ-1, которая могла включать мышьяк вместо фосфора в клеточную структуру без всяких последствий для себя. GFAJ-1 живет в богатых мышьяков водах озера Моно в Калифорнии. Мышьяк ядовит для любого живого существа на планете, кроме нескольких микроорганизмов, которые нормально его переносят или дышат им. GFAJ-1 стала первым случаем включения организмом этого элемента в качестве биологического строительного блока. Независимые эксперты немного разбавили это заявление, когда не нашли никаких свидетельств включения мышьяка в ДНК или хотя бы каких-нибудь арсенатов. Тем не менее разгорелся интерес к возможной биохимии на основе мышьяка.
В качестве возможной альтернативы воде для строительства форм жизни выдвигался и аммиак. Ученые предположили существование биохимии на основе азотно-водородных соединений, которые используют аммиак в качестве растворителя; он мог бы использоваться для создания протеинов, нуклеиновых кислот и полипептидов. Любые формы жизни на основе аммиака должны существовать при низких температурах, при которых аммиак принимает жидкую форму. Твердый аммиак плотнее жидкого аммиака, поэтому нет никакого способа остановить его замерзание при похолодании. Для одноклеточных организмов это не составило бы проблемы, но вызвало бы хаос для многоклеточных. Тем не менее существует возможность существования одноклеточных аммиачных организмов на холодных планетах Солнечной системы, а также на газовых гигантах вроде Юпитера.
Сера, как полагают, послужила основой для начала метаболизма на Земле, и известные организмы, в метаболизм которых включена сера вместо кислорода, существуют в экстремальных условиях на Земле. Возможно, в другом мире формы жизни на основе серы могли бы получить эволюционное преимущество. Некоторые считают, что азот и фосфор могли бы также занять место углерода при довольно специфических условиях.
Ричард Докинз считает, что основной принцип жизни звучит так: «Вся жизнь развивается, благодаря механизмам выживания воспроизводящихся существ». Жизнь должна быть способна воспроизводиться (с некоторыми допущениями) и пребывать в среде, где будут возможны естественный отбор и эволюция. В своей книге «Эгоистичный ген» Докинз отметил, что понятия и идеи вырабатываются в мозгу и распространяются среди людей в процессе общения. Во многом это напоминает поведение и адаптацию генов, поэтому он называет их «мемами». Некоторые сравнивают песни, шутки и ритуалы человеческого общества с первыми стадиями органической жизни — свободными радикалами, плавающими в древних морях Земли. Творения разума воспроизводятся, эволюционируют и борются за выживание в царстве идей.
Подобные мемы существовали до человечества, в социальных призывах птиц и усвоенном поведении приматов. Когда человечество стало способно абстрактно мыслить, мемы получили дальнейшее развитие, управляя племенными отношениями и формируя основу для первых традиций, культуры и религии. Изобретение письма еще больше подтолкнуло развитие мемов, поскольку они смогли распространяться в пространстве и времени, передавая меметичную информацию подобно тому, как гены передают биологическую. Для некоторых это чистая аналогия, но другие считают, что мемы представляют уникальную, хотя немного рудиментарную и ограниченную форму жизни.
Некоторые пошли еще дальше. Георг ван Дрим разработал теорию «симбиосизма», которая подразумевает, что языки — это сами по себе формы жизни. Старые лингвистические теории считали язык чем-то вроде паразита, но ван Дрим полагает, что мы живем в сотрудничестве с меметическими сущностями, населяющими наш мозг. Мы живем в симбиотических отношениях с языковыми организмами: без нас они не могут существовать, а без них мы ничем не отличаемся от обезьян. Он считает, что иллюзия сознания и свободной воли вылилась из взаимодействия животных инстинктов, голода и похоти человека-носителя и лингвистического симбионта, воспроизводящегося с помощью идей и смыслов.
Синтетическая жизнь на основе XNA
Жизнь на Земле основана на двух переносящих информацию молекулах, ДНК и РНК, и долгое время ученые размышляли, можно ли создать другие похожие молекулы. Хотя любой полимер может хранить информацию, РНК и ДНК отображают наследственность, кодирование и передачу генетической информации и способны адаптироваться с течением времени в процессе эволюции. ДНК и РНК — это цепи молекул-нуклеотидов, состоящих из трех химических компонентов — фосфата, пятиуглеродной сахарной группы (дезоксирибоза в ДНК или рибоза в РНК) и одного из пяти стандартных оснований (аденин, гуанин, цитозин, тимин или урацил).
В 2012 году группа ученых из Англии, Бельгии и Дании первой в мире разработала ксенонуклеиновую кислоту (КНК, XNA), синтетические нуклеотиды, функционально и структурно напоминающие ДНК и РНК. Они были разработаны путем замены сахарных групп дезоксирибозы и рибозы различными субститутами. Такие молекулы делали и раньше, но впервые в истории они были способны воспроизводиться и эволюционировать. В ДНК и РНК репликация происходит с помощью молекул полимеразы, которые могут читать, транскибировать и обратно транскрибировать нормальные последовательности нуклеиновых кислот. Группа разработала синтетические полимеразы, которые создали шесть новых генетических систем: HNA, CeNA, LNA, ANA, FANA и TNA.
Одна из новых генетических систем, HNA, или гекситонуклеиновая кислота, была достаточно надежной, чтобы хранить нужное количество генетической информации, которая может послужить в качестве основы для биологических систем. Другая, треозонуклеиновая кислота, или TNA, оказалась потенциальным кандидатом на таинственную первичную биохимию, царившую на рассвете жизни.
Есть масса потенциальных применений этих достижений. Дальнейшие исследования могут помочь в разработке лучших моделей появления жизни на Земле и будут иметь последствия для биологических измышлений. XNA может получить терапевтическое применение, ведь можно создать нуклеиновые кислоты для лечения и связи с конкретными молекулярными целями, которые не будут портиться так быстро, как ДНК или РНК. Они даже могут лечь в основу молекулярных машин или вообще искусственной формы жизни.
Но прежде чем это станет возможно, должны быть разработаны другие энзимы, совместимые с одной из XNA. Некоторые из них уже разработали в Великобритании в конце 2014 года. Есть также возможность, что XNA может причинять вред РНК/ДНК-организмам, поэтому безопасность должна быть на первом месте.
В 1979 году ученый и нанотехнолог Роберт Фрейтас-младший предположил возможную небиологическую жизнь. Он заявил, что возможный метаболизм живых систем основан на четырех фундаментальных силах — электромагнетизме, сильном ядерном взаимодействии (или квантовой хромодинамике), слабом ядерном взаимодействии и гравитации. Электромагнитная жизнь — это стандартная биологическая жизнь, которую мы имеем на Земле.
Хромодинамическая жизнь могла бы быть основана на сильном ядерном взаимодействии, которое считается сильнейшим из фундаментальных сил, но только на чрезвычайно коротких расстояниях. Фрейтас предположил, что такая среда может быть возможна на нейтронной звезде, тяжелом вращающемся объекте 10-20 километров в диаметре с массой звезды. С невероятной плотностью, мощнейшим магнитным полем и гравитацией в 100 миллиардов раз сильнее, чем на Земле, у такой звезды было бы ядро с 3-километровой коркой кристаллического железа. Под ней было бы море с невероятно горячими нейтронами, различными ядерными частицами, протонами и ядрами атомов и возможные богатые нейтронами «макроядра». Эти макроядра в теории могли бы сформировать крупные сверхъядра, аналогичные органическим молекулам, нейтроны выступали бы эквивалентом воды в причудливой псевдобиологической системе.
Гравитационные существа тоже могут существовать, поскольку гравитация является самой распространенной и эффективной фундаментальной силой во Вселенной. Такие существа могли бы получать энергию из самой гравитации, получая неограниченное питание из столкновений черных дыр, галактик, других небесных объектов; существа поменьше — из вращения планет; самые маленькие — из энергии водопадов, ветра, приливов и океанических течений, возможно, землетрясений.
Формы жизни из пыли и плазмы
Органическая жизнь на Земле основана на молекулах с соединениями углерода, и мы уже выяснили возможные соединения для альтернативных форм. Но в 2007 году международная группа ученых во главе с В. Н. Цытовичем из Института общей физики Российской академии наук документально подтвердила, что при нужных условиях частицы неорганической пыли могут собираться в спиральные структуры, которые затем будут взаимодействовать друг с другом в манере, присущей для органической химии. Это поведение также рождается в состоянии плазмы, четвертом состоянии вещества после твердого, жидкого и газообразного, когда электроны отрываются от атомов, оставляя массу заряженных частиц.
Группа Цытовича обнаружила, что когда электронные заряды отделяются и плазма поляризуется, частицы в плазме самоорганизуются в форму спиральных структур вроде штопора, электрически заряженных, и притягиваются друг к другу. Они также могут делиться, образуя копии оригинальных структур, подобно ДНК, и индуцировать заряды в своих соседях. По мнению Цытовича, «эти сложные, самоорганизующиеся плазменные структуры отвечают всем необходимым требованиям, чтобы считать их кандидатами в неорганическую живую материю. Они автономны, они воспроизводятся и они эволюционируют».
Некоторые скептики считают, что такие заявления являются больше попыткой привлечь внимание, нежели серьезными научными заявлениями. Хотя спиральные структуры в плазме могут напоминать ДНК, сходство в форме необязательно предполагает сходство в функциях. Более того, тот факт, что спирали воспроизводятся, не означает потенциал жизни; облака тоже так делают. Что еще больше удручает, большая часть исследований была проведена на компьютерных моделях.
Один из участников эксперимента также собщил, что хотя результаты действительно напоминали жизнь, в конце концов, они были «просто особой формой плазменного кристалла». И все же, если неорганические частицы в плазме могут перерасти в самовоспроизводящиеся, развивающиеся формы жизни, они могут быть наиболее распространенной формой жизни во Вселенной, благодаря вездесущей плазме и межзвездным облакам пыли по всему космосу.
Неорганические химические клетки
Профессор Ли Кронин, химик Колледжа науки и инженерии при Университете Глазго, мечтает создать живые клетки из металла. Он использует полиоксометаллаты, ряд атомов металла, связанных с кислородом и фосфором, чтобы создать похожие на клетки пузырьки, которые он называет «неорганическими химическими клетками», или iCHELLs (этот акроним можно перевести как «неохлетки»).
Группа Кронина начала с создания солей из отрицательно заряженных ионов крупных оксидов металла, связанных с небольшим положительно заряженным ионом вроде водорода или натрия. Раствор из этих солей затем впрыскивается в другой солевой раствор, полный больших положительно заряженных органических ионов, связанных с небольшими отрицательно заряженными. Две соли встречаются и обмениваются частями, так что крупные оксиды металла становятся партнерами с крупными органическими ионами, образуя что-то вроде пузыря, который непроницаем для воды. Изменяя костяк оксида металла, можно добиться того, что пузыри приобретут свойства биологических клеточных мембран, которые выборочно пропускают и выпускают химические вещества из клетки, что потенциально может позволить протеканию того же типа контролируемых химических реакций, который происходит в живых клетках.
Группа ученых также сделала пузыри в пузырях, имитируя внутренние структуры биологических клеток, и добилась прогресса в создании искусственной формы фотосинтеза, которая потенциально может быть использована для создания искусственных клеток растений. Другие синтетические биологи отмечают, что такие клетки могут никогда не стать живыми, пока не получат систему репликации и эволюции вроде ДНК. Кронин не теряет надежду на то, что дальнейшее развитие принесет свои плоды. Среди возможных применений этой технологии есть также разработка материалов для солнечных топливных устройств и, конечно, медицина.
По словам Кронина, «основная цель — это создать комплексные химические клетки с живыми свойствами, которые могут помочь нам понять развитие жизни и пойти этим же путем, чтобы привнести новые технологии на основе эволюции в материальный мир — своего рода неорганические живые технологии».
Искусственная жизнь на основе машин — это довольно распространенная идея, чуть ли не банальная, поэтому давайте просто рассмотрим зонды фон Неймана, чтобы не обходить ее стороной. Впервые их придумал в середине 20 века венгерский математик и футуролог Джон фон Нейман, который считал, что для того, чтобы воспроизводить функции человеческого мозга, машина должна обладать механизмами самоуправления и самовосстановления. Так он пришел к идее создания самовоспроизводящихся машин, в основе которых работают наблюдения за возрастающей сложностью жизни в процессе воспроизводства. Он считал, что такие машины могут стать своего рода универсальным конструктором, который мог бы позволить не только создавать полные реплики себя самого, но и улучшать или изменять версии, тем самым осуществляя эволюцию и наращивая сложность со временем.
Другие футурологи вроде Фримена Дайсона и Эрика Дрекслера довольно быстро применили эти идеи к области космических исследований и создали зонд фон Неймана. Отправка самовоспроизводящегося робота в космос может быть самым эффективным способом колонизации галактики, ведь так можно захватить весь Млечный Путь меньше чем за один миллион лет, даже будучи ограниченными скоростью света.
Как объяснил Мичио Каку:
«Зонд фон Неймана — это робот, предназначенный для достижения далеких звездных систем и создания фабрик, которые будут строить копии самих себя тысячами. Мертвая луна, даже не планета, может стать идеальным пунктом назначения для зондов фон Неймана, поскольку там будет проще садиться и взлетать с этих лун, а также потому что на лунах нет эрозии. Зонды могли бы жить за счет земли, добывая железо, никель и другое сырье для строительства роботизированных фабрик. Они бы создали тысячи копий самих себя, которые затем разошлись бы в поисках других звездных систем».
За долгие годы были придуманы различные версии базовой идеи зонда фон Неймана, включая зонды освоения и разведки для тихого исследования и наблюдения внеземных цивилизаций; зондов связи, разбросанных по всему космосу, чтобы лучше улавливать радиосигналы инопланетян; рабочие зонды для строительства сверхмассивных космических структур; зонды-колонизаторы, которые будут покорять другие миры. Могут быть даже путеводные зонды, которые будут выводить юные цивилизации в космос. Увы, могут быть и зонды-берсеркеры, задачей которых будет уничтожение следов любой органики в космосе, за чем последует строительство полицейских зондов, которые будут эти атаки отражать. Учитывая то, что зонды фон Неймана могут стать своего рода космическим вирусом, нам стоит осторожно подходить к их разработке.
В 1975 году Джеймс Лавлок и Сидни Эптон совместно написали статью для New Scientist под названием «В поисках Геи». Придерживаясь традиционной точки зрения о том, что жизнь зародилась на Земле и процветала благодаря нужным материальным условиям, Лавлок и Эптон предположили, что жизнь таким образом взяла на себя активную роль в поддержании и определении условий для своего выживания. Они предположили, что вся живая материя на Земле, в воздухе, океанах и на поверхности является частью единой системы, ведущей себя подобно сверхорганизму, который способен настраивать температуру на поверхности и состав атмосферы нужным для выживания образом. Они назвали такую систему Геей, в честь греческой богини земли. Она существует, чтобы поддерживать гомеостаз, благодаря которому на земле может существовать биосфера.