1. Кремниевая жизнь
Основой всех известных на Земле форм жизни является углерод. Дело в том, что каждый его атом способен образовывать связь с четырьмя другими атомами одновременно. Благодаря этому углерод хорошо подходит для формирования длинных и сложных цепочек молекул, например белков и ДНК.
Но, как Silicon‑Based Life May Be More Than Just Science Fiction / NBC News учёные, это не единственный достойный кандидат на почётное звание «строительный материал жизни». На планетах с другими физическими условиями жизнь может быть основана на иных химических элементах. Например, на кремнии.
Это один из самых распространённых элементов во Вселенной. Кремний Silicon‑Based Life May Be More Than Just Science Fiction / NBC News почти 30% массы земной коры — его на нашей планете в 150 раз больше, чем углерода. И каждый его атом может связываться с четырьмя другими, так что он тоже способен создавать сложные химические структуры.
Уже сейчас известно, что некоторые земные организмы содержат не только углерод, но и кремний — например, одноклеточные диатомовые водоросли формируют из него защитный панцирь.
Да, одноклеточные водоросли с каменным панцирем — что тут особенного.
Эти малыши, кстати, The Air You’re Breathing? A Diatom Made That / Live Science от 20 до 50% кислорода на нашей планете. А из раковин миллиардов отмирающих диатомовых водорослей на океаническом дне C. Bristow. Fertilizing the Amazon and equatorial Atlantic with West African dust / Geophysical Research Letters горы высотой по 800 метров.
В лаборатории Калифорнийского технологического института учёные Silicon‑Based Life May Be More Than Just Science Fiction / NBC News контролируемую мутацию бактерии, найденной в горячих источниках Исландии, и научили её формировать кремний‑углеродные связи. Существуют даже основания A. G. Cairns‑Smith. Seven Clues to the Origin of Life: A Scientific Detective Story, что микроскопическая кремниевая жизнь существовала на ранних стадиях развитии Земли, но затем была вытеснена нашими углеродными предками.
Правда, если бы на свете существовало многоклеточное живое существо целиком из кремния, у нас ему было бы слишком A. G. Cairns‑Smith. Seven Clues to the Origin of Life: A Scientific Detective Story, и оно бы окаменело. Но вот в условиях потеплее, на планетах с горячей поверхностью и высоким давлением вроде Венеры такое создание чувствовало бы себя вполне комфортно.
2. Жизнь на основе мышьяка
Казалось бы, мышьяк — один из самых известных в мире ядов. Собственно говоря, этот элемент своё название Мышьяк // Большой Энциклопедический словарь. — 2000. потому, что им травили мышей и крыс. Но он вполне себе может образовывать сложные биополимеры.
Мышьяк имеет схожие с фосфором химические свойства и теоретически способен выполнять функции последнего в построении ДНК. А для некоторых земных организмов оксид мышьяка в малых дозах D. E. Wilcox. Arsenic. Can This Toxic Metalloid Sustain Life? / Interrelations between Essential Metal Ions and Human Diseases быть даже вполне полезным и питательным веществом. Например, он является одобренным и эффективным химиотерапевтическим препаратом для лечения острого промиелоцитарного лейкоза.
Мышьякорганические соединения вроде арсенобетаина и арсенохолина обнаружены во многих морских организмах: рыбах, водорослях, моллюсках и грибках. И им нормально.
А многие грибы вообще производят и S. Braeuer. Arsenic hyperaccumulation and speciation in the edible ink stain bolete (Cyanoboletus pulverulentus) / Food Chemistry мышьяк в процессе своей жизнедеятельности. Даже съедобные боровики припудренные! Человек, отведавший старых грибов, может и отравиться. А вот молодые ещё не успевают произвести достаточно яда.
Стивен Беннер, биохимик Фонда прикладной молекулярной эволюции, The Limits of Organic Life in Planetary Systems — National Research Council, Division on Earth and Life Studies, Board on Life Sciences, Division on Engineering and Physical Sciences, Space Studies Board, Committee on the Origins and Evolution of Life, Committee on the Limits of Organic Life in Planetary Systems / National Academies Press, что повышенная реакционная способность мышьяка, негативно влияющая на стабильность биологических молекул при комнатной температуре, может оказаться полезной в том случае, если они должны выполнять свои функции там, где холодно. Например, как на спутнике Сатурна Титане. Стало быть, подобная жизнь может существовать на холодных планетах, которые далеки от своих звёзд.
Мышьяк, кстати, не единственный яд, который может формировать клетки живых существ. Определённые микроорганизмы вообще используют в процессе своего метаболизма цианид. Учёные The first life on Earth depended on a deadly poisonous gas, study suggests / Space, что цианистый водород вполне мог быть катализатором образования жизни на Земле, так как он участвует при создании аденина, одного из компонентов РНК.
3. Метановая жизнь
Кстати, раз уж мы вспомнили о Титане. На этом спутнике Сатурна есть моря и озёра, но наполнены они не водой, как у нас, а метаном. Учёные J. Stevenson. Membrane alternatives in worlds without oxygen: Creation of an azotosome / Science Advances, что он способен поддерживать жизнь, работая в качестве растворителя — то есть выполняя ту же функцию, что на нашей планете досталась старой доброй H2O.
Существам, которые плавают в метановых океанах, и кислород не нужен, и близость к Солнцу не требуется.
Их клеточные мембраны могут быть созданы из молекул азота, углерода и водорода. Метаболизм у них будет довольно The Limits of Organic Life in Planetary Systems — National Research Council, Division on Earth and Life Studies, Board on Life Sciences, Division on Engineering and Physical Sciences, Space Studies Board, Committee on the Origins and Evolution of Life, Committee on the Limits of Organic Life in Planetary Systems / National Academies Press, так что метановая эволюция будет протекать не так резво, как на Земле.
Сидишь себе, ешь сложные углеводороды, вдыхаешь водород, восстановительными реакциями перегоняешь этан и ацетилен на метан и в ус не дуешь. А аналог ДНК можно из всяких сложных эфиров синтезировать. Хорошо же.
Главное, чтобы не прилетели всякие углеродные формы жизни и не начали перекачивать метан из твоих океанов в танкеры, чтобы где‑то там на Земле автомобили заправлять.
4. Сероводородная жизнь
На Земле вода — источник жизни. Наши тела используют её в качестве растворителя, необходимого практически для всех химических реакций, создающих энергию для поддержания функций организма. Поэтому, когда ищут потенциально обитаемые планеты, прежде всего пытаются определить, есть ли там вода.
Но, в теории, эволюция не ограничена одной H2O. С точки зрения химии, ближайшим аналогом воды Solvents / daviddarling.info сероводород — бесцветный газ, неприятно пахнущий тухлыми яйцами. Он тоже состоит из трёх атомов и тоже неплохой растворитель. Хотя послабее воды будет.
На спутнике Юпитера Ио довольно много сероводорода, и он может находиться в жидкой форме на небольшом расстоянии от поверхности. Астробиолог Дирк Шульце‑Макух The Chance for Life on Io / phys.org, что это неплохая основа для жизни, которая может исполнять ту же роль, что вода на Земле. Источником сероводорода на такой планете будут вулканы.
Представляете, что вам скажут существа, состоящие из сероводорода, если вы прилетите на их планету и начнёте играть со спичками?
На самом деле они не сильно испугаются, потому что в их атмосфере кислорода, нужного для горения, не найдётся. Вместо него потенциальные организмы, населяющие планеты или спутники вроде Ио, будут The Limits of Organic Life in Planetary Systems — National Research Council, Division on Earth and Life Studies, Board on Life Sciences, Division on Engineering and Physical Sciences, Space Studies Board, Committee on the Origins and Evolution of Life, Committee on the Limits of Organic Life in Planetary Systems / National Academies Press монооксидом серы, который по функциям у них будет аналогичен нашему O2.
5. Аммиачная жизнь
Сероводород не единственная альтернатива воде. Аммиак тоже неплохой вариант. Он чрезвычайно распространён во Вселенной, способен растворять многие элементарные металлы и органические молекулы. Правда, при контакте с кислородом легко воспламеняется, так что аммиачная жизнь наверняка будет анаэробной — то есть обходящейся без этого вашего О2.
Аммиак может Ammonia Based Life / daviddarling.info в жидкой форме при температуре от −77,7 до −33,3 °C, а значит, сможет давать жизнь организмам на планетах, которые довольно сильно удалены от своих звёзд. Кроме того, он становится жидким при высоком давлении и температуре.
Такой аммиак может, например, встречаться в атмосфере Юпитера. Гипотезы о летающих формах жизни на газовом гиганте без твёрдой поверхности К. Саган. «Космос: Эволюция Вселенной, жизни и цивилизации» ещё в 1970‑х астроном Карл Саган. У него это были плавающие водородные воздушные шары размером с город.
Аммиачные существа, скорее всего, обладали бы замедленным метаболизмом и жили бы долго. Но и их эволюция проходила бы медленно. С другой стороны, низкие температуры Cosmic Search Issue / North American AstroPhysical Observatory (NAAPO) бы этим существам поглощать химические вещества, которые при земных температурах слишком нестабильны.
Аммиачные формы жизни, скорее всего, показались бы нам неприятными, потому что издавали бы аромат кошачьей мочи. Впрочем, при земных температурах бедняги практически мгновенно испарились бы — в буквальном смысле.
- Будут ли инопланетяне умнее нас
- Как могут выглядеть инопланетяне и почему они необязательно будут отличаться от нас
- «Всё небо должно быть в летающих тарелках, но ничего подобного нет»: интервью с астрофизиком Сергеем Поповым
- Теория тёмного леса: почему инопланетяне не спешат выходить на связь с людьми
- 12 причин, почему мы ещё не встретили инопланетян