В прошлой части нашего обзора мы разобрали гипотезу уникальной Земли. В конечном итоге, главным камнем преткновения остается вопрос о сложном формировании Земли и поддержании жизни на ней. Т.к. мы знаем только одну жизнь – нашу, то и отталкиваемся от нее в наших суждениях о гипотетических инопланетянах. Но возможно ли, что жизнь могла бы возникнуть в других условиях или на основе других химических элементов?
Давайте разбираться!
Эта теория называется "гипотезой альтернативной биохимии".
Наша жизнь основана на углероде, воде, кислороде, фосфоре, водороде, сере и ряде других химических элементов. И вот мы такие, какие есть. Нам комфортно при нашей температуре Земли, нам привычно дышать кислородом и наша кровь красного цвета, так как в ее состав входит железо. Но давайте подумаем, могла бы жизнь на другой планете возникнуть в других условиях и быть основанной на других химических элементах?
Итак, чем же можно заменить самые основные вещества?
Вода
Вода в наших телах - это растворитель. Она входит в состав всех жидкостей тела, в т.ч. крови и составляет около 70% всей нашей массы. Грубо говоря, мы - это вода с какими-то примесями :)
Чем ее можно заменить?
Главный кандидат - аммиак. Проблема в том, что в жидком состоянии он существует только при отрицательных температурах: от -78 до -33. Т.е. ясно, что мы в таком случае рассматриваем некую криожизнь на более холодных планетах, чем Земля. Каковы особенности аммиака, как заменителя воды? Он основан на водороде и азоте. Довольно распространенные химические элементы во Вселенной. Однако он слабо сочетается с кислородом, как газом для дыхания. Хотя хорошо сочетается с углеродом, как основой для биологических структур. В общем, такая жизнь, как наша, могла бы жить в аммиачной среде. Дышать, правда, пришлось бы чем-то другим.
В Солнечной системе на спутнике Сатурна Титане могла бы быть жизнь, основанная на аммиаке и углероде. Однако пока что ее не нашли.
Чем еще можно заменить воду? Раз уж мы заговорили про Титан, то ответ напрашивается сам: метан и этан.
В жидком виде свойства этих веществ подобны свойствам воды, как растворителя. Правда, они не столь эффективны, как вода. Вода гораздо быстрее доставляет в клетку разные вещества и гораздо эффективнее обеспечивает циркуляцию всяких полезностей в телах животных и растений. Этан и метан не столь активны. Однако, они гораздо более устойчивы: потому что не очень активны. Теоретически могли бы образовывать устойчивые макромолекулы вроде белков, жиров. Условия для такой альтернативной биохимии есть на Титане. В ближайшие годы к нему будет отправлен оснащенный исследовательский модуль для его подробного изучения.
Менее популярным аналогом воды является фтороводород (из него получается плавиковая кислота, которая разъедает даже стекло). Однако фтор менее распространен, чем вода. Есть большие сомнения в том, что где-то во Вселенной могут быть условия, чтоб на поверхности планеты или спутника образовался целый океан из фтороводорода.
Еще возможным аналогом воды является синильная кислота (цианистый водород). Но это еще большая экзотика, чем фтороводород.
Основным выводом является то, что любая альтернатива воде обсуждается только в контексте жизни при низких температурах. Для "наших температур" или выше - аналогов воде просто нет.
Углерод
Основа основ. Строительный материал для всей жизни на нашей планете. Каркас для нашей ДНК. Его спецификой является то, что сама структура углерода позволяет образовывать длинные и сложные молекулы. Более сложная молекула - более сложный скелет - более сложное ДНК и другие важные молекулы = более сложная жизнь.
Самым главным претендентом и конкурентом на замену углерода является кремний.
Он, как и углерод, может образовывать устойчивые соединения, крупные молекулы. Он достаточно активен, даже активнее углерода, что делает его хорошей альтернативой для жизни в более низких температурных условиях. При всех тех же низких температурах он очень хорошо работает в паре с азотом. Его основная проблема в том, что все же он менее устойчив, чем углерод, как элемент для образования сложных соединений. При том, что он распространен во Вселенной больше углерода, в природе, в космосе, на других планетах и спутниках никогда не встречались природные сложные соединения на основе кремния. А вот на основе углерода - встречаются очень часто. Да даже на Земле его в разы больше, чем углерода. А все же жизнь наша углеродная, а не кремневая.
Другими аналогами углерода могут являться соединения азота и фосфора.
Фосфор теоретически мог бы образовывать такие же сложные и крупные молекулы, как и углерод. Но он очень активен. И потенциально проявить себя он может только в азотной среде. С другой стороны, сам азот не очень активный, а образование каких-то соединения с фосфором - это перспектива такая себе. И опять же: фосфора не столь много во Вселенной, чтоб он где-то был распространен широко и массово. Дефицит.
Последним кандидатом на роль аналога углерода является бор. В связке с азотом. Но всё же на основе комбинации бора с азотом невозможно создать всё то разнообразие химических реакций и соединений, известных в химии углерода.
Фосфор
Выше мы обсуждали возможность замены углерода фосфором. Однако в нашей углеродной жизни фосфор тоже присутствует. Это важный компонент наших ДНК.
Главным кандидатом на его замену является... мышьяк. Крайне ядовитое вещество, которое, тем не менее, могло бы сформировать некий аналог ДНК, заменив в нем фосфор. Учеными было высказано предположение, что самые ранние формы жизни на Земле могли использовать мышьяк вместо фосфора в структуре их ДНК.
Теоретически такой сценарий мог бы быть на Титане. Мышьяк хорошо работает в связке с азотом и жидкими углеводородами.
Кислород
Очень важный элемент. Входит в состав нашей атмосферы. Им мы, собственно, дышим. Он активизирует все процессы в организме, являясь как бы топливом наших тел.
С ним самые большие проблемы. Очень сложно рассчитать, чем же можно было бы его заменить. Кислород настолько уникален в своей роли, что любые другие аналоги просто не подходят на эту роль.
Пока что окончательного ответа нет, и либо нужно признать его исключительную роль в биохимии (любой), либо заново пересмотреть наши предпосылки к поискам внеземной жизни.
В научной фантастике существуют разные предположения о том, как могли бы выглядеть инопланетяне. Вплоть до небиологической жизни: какие-нибудь плазмоиды.
Таким образом, лучше углеродно-водяной жизни пока что придумать ничего не возможно. Ближайшая экспедиция к спутнику Сатурна Титану покажет степень достоверности предположений ученых об альтернативной биохимии.
В следующей статье по поводу парадокса Ферми и поиску внеземной жизни мы поговорим о возможностях существовании примитивных форм жизни (бактерии) на планетах Солнечной системы.
