ВЕРСИИ Где зародилась жизнь?

До недавнего времени ученые полагали, что при температуре кипятка — 100 °C — все живое гибнет. Ныне выяснилось, что это далеко не так. Скажем, на дне океанов, даже в жерлах вулканов обнаружены живые существа, которым нипочем и адское пекло…

Градус градусу рознь!

Зададимся для начала вопросом: что такое температура?

Физики уже давно уяснили, что температура любого тела характеризует беспорядочное движение микрочастиц, из которых это тело состоит. Когда это движение полностью прекратится, температура тела упадет до абсолютного нуля.

Еще в 1848 году английский физик Уильям Томсон (впоследствии лорд Кельвин) предложил новую шкалу температур, названную теперь его именем. Начальной ее точкой стал абсолютный нуль: 0°К, или —273 °C.

Ниже этой точки на шкале не может быть ничего. Атомы либо движутся, либо не движутся. Третьего не дано. Однако показатель градусов по шкале Кельвина или Цельсия ничего не скажет нам о том, какие частицы движутся и сколько их. Одна и та же температура легче переносится в одной физической среде и труднее в другой. Определяется это именно количеством частиц, участвующих в тепловом движении, а также их типом.

Например, в бане человек относительно легко переносит температуру воздуха, равную 70 °C (в особенности, если он сухой), а вот вода, нагретая до той же температуры, может нас обжечь. Причина понятна: вода — более плотная среда, чем воздух, она содержит в единице объема больше атомов, чем воздух.

Жаркая жара и абсолютный холод

Но еще поразительнее, что самые высокие и самые низкие температуры во Вселенной зафиксированы на Земле. Между тем это так. Во время экспериментов по получению искусственной термоядерной реакции (именно эта реакция протекает в недрах звезд, вызывая их свечение) ученым удавалось достигать температуры в миллиарды градусов по шкале Цельсия.

Так, еще в 1962 году в СССР была получена температура в 3000 млн. градусов. Для сравнения укажем, что в недрах Солнца температура достигает «всего» 15 млн. градусов.

В то же время получены температуры по шкале Кельвина, равные всего миллиардным долям градуса. Даже в самых пустынных уголках Вселенной и то теплее, чем в иных лабораториях на нашей планете. Ведь вдали от звезд температура диффузного вещества, то есть газа и пыли, заполняющего пространство, равна как-никак трем градусам Кельвина. Межзвездные дали согреты космическим фоновым излучением — реликтом грандиозного события, которое, как считается, породило все наше мироздание, то есть реликтом Большого Взрыва.

Кстати, в момент, когда время было равно нулю и наша Вселенная, по мнению космологов, возникла буквально «из ничего», температура в точке возникновения равнялась 10¹³ градусов. Это самая высокая температура, которую когда-либо использовали в своих расчетах физики-теоретики.

При этом, как ни парадоксально, есть взаимосвязь между областью самых высоких и самых низких температур. Так, в лабораторных условиях мы можем имитировать процессы, протекавшие во время гипотетического Большого Взрыва, если попробуем достичь… абсолютного температурного нуля! По крайней мере, так заявляют физики Григорий Воловик и Мати Крузиус из Хельсинского технического университета.

При этом они опираются на «теорию струн», согласно которой наше мироздание, едва оно возникло, пронизали от одного края Вселенной до другого незримые космические нити. Они были намного тоньше атома, но весили столько же, сколько весят нынешние галактики.

И вот оказалось, что эти нитевидные структуры можно воспроизвести в жидком гелии, охлажденном до тысячной доли градуса Кельвина, если подвергнуть гелий нейтронной бомбардировке. Исследование этих тончайших образований, возникавших в пекле Большого Взрыва и возникающих близ абсолютного нуля, может помочь нам ответить на вопрос, что же действительно произошло в начале всех времен. Две крайности, похоже, смыкаются: горнило всепорождающего огня напоминает ледяной космический мрак.

В поисках «солнечных человечков»

Итак, в первые мгновения после Большого Взрыва наша Вселенная стремительно расширялась, а ее температура так же быстро падала. Прошла всего десятитысячная доля секунды, а космос остыл уже до 10¹², то есть до триллиона градусов. На второй день «творения» средняя температура Вселенной понизилась до 30 миллионов градусов. Сейчас температура космоса равна всего 3 градусам Кельвина.

Конечно, средние показатели не исключают того, что отдельные крохотные участки Вселенной внезапно разогреваются до невероятных температур. Такое происходит, например, при вспышке сверхновой, то есть при взрыве какой-либо массивной звезды. В этот момент ее температура на короткое время подскакивает почти до 10 млрд. градусов. Этого достаточно, чтобы из элементарных частиц образовались новые, более тяжелые, элементы (углерод, кислород, железо, азот). Все они стремительно разлетаются прочь от взорвавшейся звезды.

Именно эти элементы, рожденные в горниле многочисленных космических плавилен, являются основой всех органических веществ — в том числе и тех, что способствовали зарождению жизни.

Подобные температуры возникают и в очаге неуправляемого термоядерного взрыва, или, иными словами, при взрыве водородной бомбы. В естественных условиях подобный процесс происходит в недрах Солнца и других звезд, где водород превращается в гелий, что сопровождается выделением огромного количества тепла. Благодаря этой излучаемой энергии на Земле существует жизнь.

Все эти сверхвысокие температуры мы можем оценить лишь приблизительно. Никто не измерял их с точностью до градуса. Зато температуру на поверхности Солнца, как и в недрах Земли, удалось измерить. И та, и другая равна примерно 6000 °C. В такой жаре испаряется даже вольфрам — самый тугоплавкий из всех химических элементов (температура плавления 3420 °C). Между тем астрономы еще в прошлом столетии подумывали о том, что на Солнце могут обитать живые существа. Их довод был таков: солнечные пятна холоднее, чем окружающее их пространство. Если предположить, что Солнце, как и Венера, окружено раскаленными облаками, тогда эти пятна могут быть разрывами в череде облаков, проемами, сквозь которые виднеется поверхность самого светила. Ну а поскольку эти пятна темны, их температура невысока. Значит, в обширной области солнечных пятен вполне могут поселиться некие организмы.

Теперь мы знаем, что никаких «солнечных человечков» все-таки нет. Впрочем, нельзя не признать, что ученые прошлого отличались определенной прозорливостью. Солнечные пятна и впрямь почти на 1500 К холоднее окружающего их вещества, а сама поверхность Солнца не очень-то и разогрета, если сравнить ее температуру с тем жаром, которым пышут некоторые другие звезды, например, голубые гиганты. Температура поверхности самых крупных из них достигает почти 100 тыс. градусов. Всего за шесть секунд подобные звезды излучают столько же энергии, сколько наше Солнце — за целый год.

Еще сильнее разогреты крохотные нейтронные звезды, чей диаметр не превышает 30 км. Мы не способны их увидеть, но знаем, что температура их достигает миллиона градусов! На таком фоне покажется вполне уютной и пригодной для обитания самая холодная из известных нам звезд — двойная звезда в созвездии Стрельца. Она потеряла так много вещества, что весит теперь в 20 раз меньше Солнца и остыла до 1700 °C.

Впрочем, здесь все равно чересчур жарко для живых организмов биологического типа. Так что жизнь на звездах скорее всего невозможна.

Можно ли жить на Венере и Марсе?

Какая же температура надобна для жизни? Еще полвека назад американский астрофизик азиатского происхождения Су Шухуанг, попытался очертить «зону жизни» — область вокруг звезд, где может существовать жизнь. При этом он принимал как аксиому, что средняя температура в этой зоне должна колебаться в пределах от 0 до 100 °C.

Не думайте, что он так уж перегнул палку. Мы уже отмечали, что ученые долгое время верили, что при 100 °C все живое гибнет. Однако в 70-е годы XX века на дне океана были открыты необычные образования, которые окрестили «черными курильщиками». Здесь из недр Земли вырастают конические трубы, из которых вырывается темная сернистая магма, разогретая до 300 °C. В окрестностях этих подводных курящихся труб обитает множество организмов — бактерии, креветки, черви… Позднее примитивные формы жизни были обнаружены также в кипящей воде гейзеров.

Раз это так, то жизнь может приняться и на такой планете, как Венера. Жаролюбивые, питающиеся серой бактерии могли бы, прижившись в атмосфере Венеры, сделать эту планету пригодной для жизни человека — пусть даже не сейчас, а через сотни, тысячи лет.

А может быть, наоборот, жизнь появилась в ледяной пучине космоса? Во всяком случае, так около полувека назад утверждал британский астроном Фред Хойл. Согласно его теории, первые зародыши жизни возникли в темных межзвездных облаках и позднее были занесены на многие планеты. В то время эта гипотеза казалась выдумкой, достойной фантастов, — тем более что сам Хойл и написал научно-фантастический роман, посвященный подобному думающему облаку.

Однако со временем выяснилось, что гипотеза не так уж и фантастична. В межзвездных облаках, состоящих из графитовых (углеродных) пылинок, обнаружены органические молекулы: поначалу — лишь ядовитый цианистый водород (то есть синильная кислота), затем — полициклические углеводороды. Под действием ультрафиолетового излучения, испускаемого соседними звездами, в этих пылинках может пробудиться жизнь.

В пользу этого соображения говорит и следующий довод. Все земные аминокислоты — основные компоненты белка — имеют сходную форму: так называемую L-конфигурацию. Возможно, что эти «кирпичики жизни» приобрели подобную форму под действием звездного света, для которого характерна круговая поляризация.

Жизнь может существовать не только в ледяной пучине космоса, но и под толщей льдов Антарктиды, куда не проникает свет, где нет тепла, нет притока энергии. Правда, обнаруженные там формы жизни (архебактерии) пребывают в анабиозе — своего рода «зимней спячке». Образно говоря, они делают один вдох за сто лет, но если получат достаточно света и тепла, то быстро проснутся. Добавим, что в Антарктиде (рекордно низкая температура —89,2 °C) почти так же холодно, как на Марсе, где температура снижается до —140 °C.

Быть может, в недрах Марса, дожидаясь лучшей поры, тоже скрывается своя примитивная жизнь? Ведь было время — и на Марсе текли реки!

Впрочем, где бы ни зародилась жизнь, мы не можем не признать, что на Земле мы пребываем в условиях воистину райских. Мы спасены и от губительного холода, и от палящего огня. Этот умеренный климат сохранил ростки жизни и позволил им развиться. Мы можем пенять на погоду, жалуясь, что сегодня страшный холод или несносная жара… Не так уж все это страшно.

Публикацию по иностранным источникам подготовил Александр ВОЛКОВ