Если Вы считаете себя настоящим поклонником японской анимации, то, скорее всего, в закладках вашего браузера имеется несколько десятков сайтов с подписью: “аниме онлайн 2012”. Во главе этого списка я советую Вам поставить multikonline.ru, на котором Вы сможете найти самое свежее и популярное аниме этого года.

---

Поскольку Красная планета давно мертва в тектоническом отношении, то у нее не должно быть сейсмической активности. Она давно потеряла свой водород, стало быть, у нее не может быть астеносферы, и, соответственно, на Марсе не должно быть явления «изостазии». В данной связи нас не должны удивлять резкие аномалии в гравитационном поле и «вулканы» высотой до 28 км. Это очень много, даже с учетом того, что сила тяжести на Марсе составляет 0,38 от земной.

 

Концентрации радиоактивных элементов на Марсе ниже, чем на Земле, но все же они «в разы» больше метеоритных, и при мощной литосфере (с ее малой теплопроводностью) способны обеспечить разогрев планеты после ее тектонической смерти. Среди планет земной группы Марс получил наибольшую долю кислорода. По этой причине он оказался «обводнен» в гораздо большей степени в сравнении с другими планетами, расположенными ближе к Солнцу, что должно было также проявиться в большем содержании воды (гидроксильной, кристаллизационной, цеолитной) в породах его литосферы и осадочного чехла*.

 

————————————————————————————————————————————

* Сила тяжести на Марсе в 3раза меньше земной, но это сейчас. В давние времена, когда формировалась литосфера, сила тяжести на Земле была 3,5g. Расширением Марса можно пренебречь, и, следовательно, его литосфера создавалась при давлениях примерно на порядок меньших в сопоставлении с литосферой Земли. Это значит, что в марсианской силикатной оболочке могли образовываться минералы с меньшей плотностью, и прежде всего минералы, содержащие воду (гидроксильную, кристаллизационную…).

————————————————————————————————————————————

 

С началом «трупного разогрева» эта вода «отжималась» на поверхность планеты в виде термальных флюидных струй, для которых характерно стремление собираться в крупные «термогидроколонны». При выходе такой колонны наружу, где атмосфера очень разрежена, происходило бурное вскипание воды, вернее, водных растворов, они превращались в пену, объем которой катастрофически увеличивался.

 

Здесь будет уместно привести некоторые цифры. Давление марсианской атмосферы составляет 0,01 бара (в 100 раз меньше земного). Допустим, такая атмосфера была показательна и для прошлого времени мертвого Марса. Под давлением 0,01 бара вода закипает при температуре 6,7 ⁰С, и из каждого см³ воды образуется 120 литров водяного газа (в условиях насыщения), т.е. происходит увеличение объема в 120 тысяч раз. Допустим, в верхней части термогидроколонны температура воды была порядка 100 ⁰С, но она не кипела, будучи под давлением более 1 бара. После открытия дыры наружу вода оказывается сильно перегретой и вскипание должно быть очень бурным, больше похожим на взрыв. Однако парообразование весьма энергоемкий процесс, и там, где температура была 100 ⁰С, всего лишь ~ 1/6 объема воды перейдет в пар, и температура уже упадет ниже точки кипения (6,7 ⁰С). При увеличении объема пузырьков водяного газа происходило резкое охлаждение извергаемой пены, которая к тому же попадала в весьма холодную марсианскую атмосферу. В результате выброшенный материал быстро замораживался и выпадал на поверхность планеты в виде ледяной крупы и пыли. Выходное отверстие засыпалось этой же пылью, сильно охлажденной в атмосфере, и царящие на поверхности глубокие минусовые температуры быстро запечатывали его ледяной пробкой. Теперь должно пройти время, чтобы весь цикл повторился. По всей видимости, это было впечатляющее зрелище, чем-то напоминающее периодическую работу гейзера, только такого огромного, что его работу, пожалуй, можно было бы рассмотреть издалека (например, с Земли через хороший телескоп).

Так, раз за разом, возводились циклопические постройки — «вулканы» Марса («Олимп» и прочие), которые с нашей точки зрения могут оказаться наледями. Разумеется, они состоят не из чистого водяного льда, в нем должно быть много мусора в виде частиц дробленых пород, поскольку извержения должны были протекать весьма динамично (расширение газовой фазы в 120 тысяч раз!). Мне как-то довелось сидеть на кромке кратера (земного, разумеется), из которого била сверхзвуковая струя водяного газа с различными вонючими примесями. Диаметр этой струи был всего-то 50 метров. И что любопытно: такие скорости, но никакого свиста, только утробный рев на басах, и все вокруг трясется и осыпается. Как тут обойдешься без выброса мусора? Кроме того, жидкая фаза в фильтрующейся термогидроколонне наверняка содержала в растворенном виде разнообразные хлориды, карбонаты, сульфаты и др. соединения*.

 

————————————————————————————————————————————

* Температура кипения растворов несколько выше температуры кипения чистой воды. Но это никак не изменит сути описанного процесса.

————————————————————————————————————————————

 

Так что марсианские «вулканы», скорее всего, горькие на вкус и обладают сильным слабительным действием (вот будет подспорье для колонистов, у которых наверняка на первых порах будут проблемы с питанием).

 

В процессе дегидратации породы резко увеличивают свою плотность. Например, при переходе серпентина в оливин плотность увеличивается примерно на 27%. Поскольку объем дегидратированных пород многократно превышает объем «вулкана», то под ледяными вулканами Марса должна быть серьезная начинка с избыточной плотностью, которая в основном и создает мощные положительные аномалии в гравитационном поле. Расчеты возможных аномалий на основе этой модели показывают идеальное сходство с фактическими данными, полученными с орбитального спутника (спутник вращался на высоте 275 км и обнаружил над «вулканами» положительные аномалии до 1500 мгал).

 

Грандиозные ледяные «вулканы» на Марсе, скорее всего, могут быть только на континентах, вернее, на участках суши, торчащих из-под ледяной оболочки (застывшей гидросферы). Дело в том, что температура плавления водяного льда уменьшается с увеличением давления. И если мы подадим тепло из глубины и начнем плавить снизу марсианскую криосферу, то зона плавления будет распространяться по ее подошве (где максимальные давления), т.е. будет распространяться вширь по наибольшим глубинам. Вода из зон дегидратации будет просто растекаться по этим зонам плавления, и поскольку жидкая вода тяжелее льда, то у нее не будет никаких стимулов рваться наружу.

 

Могут ли марсианские «вулканы-гейзеры» порадовать нас извержениями в настоящее время? Это вряд ли, из-за существенного уменьшения генерации радиогенного тепла в связи с вымиранием радиоактивных элементов.

Вы просто обожаете йогурты и хотите научиться готовить этот полезный кисломолочный продукт у себя дома. В этом вам поможет йогуртница Dex 107, приобретение которой благоприятно скажется не только на работе вашего пищеварительного тракта, но и на семейном бюджете, т.к. стоимость готового продукта в несколько раз ниже магазинного!

Купить йогуртницу и закваски к ней Вы сможете на сайте www.zakvaski.com.

---

Рассмотрим некоторые особенности состава и строения Марса. В свете выявленной нами магнитной сепарации элементов, мы действительно можем определить особенности состава этой планеты. Для этого сначала определим изначальную распространенность элементов в зоне пояса астероидов. По характеру распределения элементов на рисунке 4 мы можем провести тренд этой самой изначальной распространенности и на этот тренд помещаем химические элементы, согласно их потенциалам ионизации. Данная процедура выявляет изначальную распространенность элементов, т.е. обилие или дефицит элементов в зоне пояса астероидов относительно их содержания на Земле. Зона формирования Марса находится между Землей и поясом астероидов, и согласно магнитной сепарации тренд распространенности элементов в этой промежуточной зоне должен идти с меньшим наклоном (рис. 54) по сравнению с трендом астероидов. Так мы определяем, каких элементов на Марсе больше, каких меньше, а каких примерно одинаково в сравнении с Землей.

 

Рис. 54. Тренды относительной распространенности элементов в зависимости от их потенциалов ионизации.

Из этих различий в составе Земли и Марса вытекают многочисленные следствия. Прежде всего, доля кислорода на Марсе примерно на порядок больше, чем на Земле. Следовательно, там доля литосферы в объеме планеты значительно больше, ее средняя мощность должна быть порядка 350 км (радиус Марса — 3386 км). И, разумеется, на Марсе должно быть много воды. Толща гидросферы к концу активной стадии развития, видимо, измерялась километрами. Однако из-за малых масштабов расширения планеты океанических впадин не было, и, следовательно, в активную стадию Марс практически весь был покрыт водой и лишь кое-где торчали горные вершины.

 

Содержание углерода на Красной планете в несколько раз больше, чем на Земле. Стало быть, в активную стадию развития Марса в его атмосфере (ныне утерянной) присутствовало много углекислого газа. Это должно было вызвать парниковый эффект. Соответственно, в те теплые времена могли быть моря жидкой воды. Затем, в связи с исчерпанием водорода, планета умерла, отключилось магнитное поле, плотная атмосфера без эндогенной подпитки быстро сошла на нет, стало холодать, и наступило великое оледенение. Времени было достаточно, чтобы вся гидросфера промерзла и покрылась одеялом из марсианской пыли.

 

Эксцентриситет орбиты Марса определяет смену времен года, и в летний период температуры в экваториальной зоне могут превышать 0 ⁰С, тогда как за пределами этой зоны они могут опускаться ниже минус 100 ⁰С (такой разброс температур наблюдается в настоящее время). При малой плотности атмосферы водяной лед в теплой зоне не столько плавится, сколько возгоняется, и эти возгоны частично теряются, а частично конденсируются в зонах низких температур. По всей вероятности, такая ситуация после смерти планеты существовала весьма длительное время и обусловила перепады высот на некогда ровной поверхности замороженной гидросферы. Это, в свою очередь, обусловило течение льда и появление характерных форм ледникового рельефа. Следует отметить: как только появились хорошие фотографии поверхности Марса, специалисты сразу стали говорить именно о таком (ледниковом) характере рельефа.

 

На Луне излияния базальтов в Океане Бурь начались 3,2 миллиарда лет назад. Если считать этот рубеж началом «трупного магматизма», то активная стадия Луны продолжалась 1,3 миллиарда лет (4,5 — 3,2 = 1,3). Марс по массе в несколько раз больше Луны и во столько же раз меньше Земли, все еще активной. По всей видимости, продолжительность активной стадии Красной планеты была где-то между земной и лунной, т.е. порядка 2 — 2,5 миллиардов лет. Можно предположить, что в последнюю треть этого срока на Марсе существовали теплые моря и богатая кислородом атмосфера. На это указывает красновато-бурый цвет марсианской пыли, который свидетельствует о резком преобладании окисного железа над закисным. Временами такое бывало и на Земле, когда случались эпохи накопления красноцветов из-за повышения парциального давления кислорода в атмосфере.

 

Таким образом, плюсовая температура, теплые моря и атмосфера с кислородом существовали на Марсе достаточно длительное время, не менее полумиллиарда лет. А до этого периода, на этапе формирования силикатно-окисной оболочки, атмосфера состояла (как и на Земле на таком же этапе) преимущественно из метана, аммиака и сероводорода, (CH₄, NH₃, H₂S,); к которым затем добавился угарный газ (CO). С точки зрения специалистов — это идеальные условия для зарождения жизни. Но случилось ли это на Марсе, а если случилось, то насколько преуспела эволюция? Ответы на эти вопросы могут дать только непосредственные исследования Красной планеты.

 

Дорогой читатель, при помощи тренда относительной распространенности элементов на Марсе (рис. 54) вы можете сами определить согласно своим интересам, что там может быть и чего не может быть. К примеру, калий, натрий и алюминий имеют малые потенциалы ионизации, и поэтому их должно быть в несколько раз меньше на Марсе (относительно Земли). По этой причине на нем мы вряд ли увидим обилие гранитов. На Марсе высокое содержание углерода, соответственно, там должно быть гораздо больше карбонатных пород. При этом будут преобладать карбонаты на основе магния, тогда как на Земле преобладающими являются карбонатные породы на основе кальция.

 

Несколько лет назад по средствам массовой информации прошла научная сенсация: оказывается, серы на Марсе в несколько раз больше, чем на Земле! Однако о том, что именно так и должно быть, я упоминал в своих предыдущих статьях задолго до появления этой «сенсации». И догадаться об этом было совсем просто, если знаешь о магнитной сепарации элементов, которая определила составы планет при образовании протопланетного диска.

 

Пониженные концентрации урана и калия на Марсе должны приводить к меньшей генерации радиогенного тепла. Вместе с тем если удастся замерить там тепловой поток, то он окажется науровне среднего Земли или даже немного выше! В рамках бытующих представлений этого не может быть никогда! Согласно нашей концепции, этот парадокс (пока еще не обнаруженный) объясняется тем, что Земля активно развивается, и девять десятых радиогенного тепла, генерируемого в теле планеты, расходуется на ее внутренние процессы, в основном на расширение. Марс давно закончил свою активную стадию развития, и все его радиогенное тепло должно выходить наружу.

ИТОГОВАЯ ДИСКУССИЯ «ПРОБЛЕМЫ ПРОИСХОЖДЕНИЯ ЖИЗНИ»

Председательствующий А.Ю. Розанов

 

А.Ю. Розанов: Дорогие коллеги! Мы хотим создать программу, посвященную проблемам происхождения жизни. Три дня наших заседаний показали, что у нас есть шанс сделать нечто разумное и двигаться вперед. Некоторые направления обозначились достаточно четко, некоторые пока еще вырисовываются. Для того, чтобы дело двигалось, оно должно быть опубликовано — обличено в бумажные или электронные формы. Мое изначальное предложение -сделать книжку, в которой будут напечатаны и доклады, и дискуссия. Георгий Александрович Заварзин предлагает сделать это все на диске, что тоже возможно. Но самое главное, это нужно сделать быстро и не растягивать на много лет.

СВ. Шестаков. Тезисы о проблемах биологической эволюции

Глубокоуважаемые коллеги! Позвольте изложить три общих соображения, которые касаются темы нашего собрания, а именно — возникла ли жизнь на Земле или она привнесена извне, а если на Земле, то когда и каким образом эволюционировала. Продолжая обсуждение доклада Георгия Александровича Заварзина, хочу уточнить ряд понятий, которыми мы пользуемся здесь в аудитории, весьма разнообразной по научным интересам. Во-первых, следует подчеркнуть, что биологическая эволюция — это эволюция организмов и их сообществ на уровне популяции. Другой круг вопросов касается «добиологической эволюции», абиогенной эволюции макромолекул, способных реплицироваться, собираться в различные комплексы и даже обеспечивать сопряженные метаболические реакции. Однако при отсутствии мембранных структур и автономности такие конгломераты являются открытыми системами. Это прогеноты, «предклетки», которые представляют собой то, что называется «коммунальным хозяйством», где еще нет фиксированных геномов. Прогеноты нестабильны и находятся в постоянном обмене генетическим материалом в результате горизонтальных переносов. Из этого единого генного пула происходит сборка дифференцированных геномов и формирование первичных клеток, которые подвергаются действию селективных факторов энергетической и экофизиологической выгоды.

Я упомянул об этом для того, чтобы перейти к рассмотрению трех тезисов, первый из которых совершенно ясен. Он заключается в том, что даже если в какой-то форме жизнь появилась на Земле извне, неважно, из Солнечной системы, от звезд Галактики и т. д., все равно остается открытым вопрос, как же она где-то возникла? И тогда нужно четко определить, почему бы это не могло произойти и на Земле? Мое впечатление от большинства прослушанных докладов таково — на определенных этапах формирования Земли на самом деле были все необходимые условия для инициации добиологической эволюции и последующего зарождения жизни на нашей планете. Лев Михайлович Мухин сказал такую фразу, что весь «космос забит органикой». Стало быть, многие органические соединения вполне могли быть привнесены на Землю и/или синтезироваться при определенных температурных, геохимических и прочих условиях. Это относится не только к нуклеотидам и аминокислотам, но и к сложным полимерам с вершиной в виде мира РНК и предпосылок для появления первичного генетического кода. Таким образом, на мой взгляд, нет достаточно весомых логических оснований для того, чтобы отдавать предпочтение гипотезе панспермии о привнесении жизни извне.

Тезис второй. Современные представления о вирусах, неспособных размножаться вне организма хозяина, говорят скорее в пользу того, что вирусы возникли позже появления клеток (это традиционная точка зрения), или, по крайней мере, вместе с ними. «Эволюция» вирусов — это история коэволюции с хозяином. Вместе с тем, несомненно, вирусы играют огромную роль в горизонтальном переносе генетической информации и эволюции биосферы. Исходя из большого сходства вирусных геномов с мобильными элементами, можно полагать, что вирусы представляют собой геномные сегменты, «сбежавшие» из генома прокариот или эукариот и захватившие с собой часть генов, необходимых вирусам для собственного воспроизведения. Отдавая должное красоте гипотезы первичности доклеточного возникновения вирусов (Koonin Е. et al., 2006. Biol. Direct. V. 1: 29), изложенной В.И. Аголом, еще нельзя найти достаточно убедительных аргументов, позволяющих полагать, что основные домены, царства живого — архей, эубактерии и эукарноты — возникли из разных типов провирусов, так же как и рассматривать вирусы в качестве источников появления жизни на Земле по сценарию панспермии.

Третий тезис касается проблемы происхождения первичной клетки. Широкое распространение получил постулат о том, что клетка возникла единожды и затем через «узкое горлышко» отбора и началась биологическая эволюция. Вместе с тем допусти май другая гипотеза, согласно которой в разных частях планеты при разных локальных условиях (геохимических, физико-химических, климатических и т. д.) первичные протоклетки могли возникать независимо и неоднократно (Шестаков СВ., 2003. Палеонтол. журн. № 6: 50). Эти предшественники клеток конвергировали по единому принципу, подчиняясь правилам соотношения поверхности и объема, формирования мембран и т. п. В этом смысле можно предположить, что архей и бактерии, сходные по морфологии, но различные по аппарату репликации, транскрипции и трансляции, могли действительно возникнуть независимо друг от друга. Хорошую поддержку получила схема происхождения эукариот в результате соединения и взаимодействия геномов и метаболических сетей архей и эубактерий определенного типа. Из сказанного следует уже получивший широкое признание вывод о том, что не было единственного универсального однокорневого предшественника. После десяти последних лет бурных дискуссий образовалось два лагеря, к одному из которых (доминирующему) относятся тс, кто традиционно считает вертикальное наследование основой эволюции и придерживается иерархической филогении. Сторонники второго лагеря придают первостепенное значение множественным горизонтальным переносам, т. е. реализации сценария сетчатой эволюции, прежде всего для прокариот и низших эукариот (Doolittle W.F., Bapteste Е., 2007. PNAS. V. 104: 2043). Таким образом, сегодня происходит серьезная ревизия теории биологической эволюции. Главная задача заключается в том, чтобы определить конкретное соотношение вклада и темпов вертикальной, горизонтальной и редукционной эволюции для различных таксономических групп. За счет горизонтальных переносов идет эволюция организмов с высоким рекомбинационным потенциалом, тогда как у микробов с низким уровнем рекомбинации преобладает вертикальная эволюция (мутации, бифуркация, отбор). При горизонтальном переносе происходят интенсивные генетические обмены и геномные перестройки, приводящие к образованию мозаичных «химерных» геномов, при филогенетическом анализе которых затрудняется расшифровка путей видообразования (Шестаков СВ., 2007. Экол. генетика. Т. 5, № 2: 12).

В нашем совещании участвуют представители многих наук — астрофизики, химики, биологи, геологи, что очень познавательно и стимулирует к междисциплинарному взаимодействию. Вместе с тем, дискуссия показала ограниченность наших знаний вообще и недостаточную информированность каждого из нас в смежных научных областях. Поэтому предпочтение тем или иным гипотезам, которые мы обсуждаем, скорее отражает нашу веру или желание верить в какую-то идею, соединяющую разные ветви естествознания и, конечно, не имеющую ничего общего с догматами креационизма, которые, вообще-то, имеют чисто антропогенное происхождение, в отличие от тех законов, которые реально действуют в природе. Оставляя в стороне тему божественного креационизма, я хочу сказать несколько слов о другом креационизме. Ведь можно рассматривать не только вопросы происхождения жизни на Земле или поиски жизни на других планетах, но и обсуждать перспективы экопоэза как задачи искусственного создания условий для жизни. Этот термин был предложен известным генетиком Робертом Хейнсом, статья которого так и называется: «Экопоэз — поиграем в Бога на Марсе» (Haynes R.H., 1989. J. Biol. Sci. in Space. V. 3, № I: 101). По отношению к Марсу земляне являются инопланетянами, так почему бы нам на определенном этапе развития технологий не поставить вопрос об использовании Марса как полигона для экспериментального изучения проблемы происхождения жизни. Речь идет не столько о внедрении сложных экосистем или поселении человека на Марсе. Я имею в виду то, что можно было бы назвать созидательным креационизмом, призванным обеспечить условия для зарождения жизни на другой планете. Мои слова являются данью уважения к сторонникам теории панспермии, но только к схеме с метеоритами, кометами и другими потенциальными переносчиками я бы добавил и то, о чем говорят сюжеты некоторых научно-фантастических рассказов, то есть о том, что, может быть, на Землю жизнь пришла в результате творчества кого-то (может быть, с других планет), кто ставил эксперименты, направленные на создание условий для естественного зарождения жизни на Земле. Вот таким странным эссе хочу завершить свое полушутливое изложение гипотезы «направленной панспермии».

Л.М. Мухин: Сергей Васильевич, в последней части Вашего выступления были серьезные предложения по поводу Марса. Есть работа Криса Маккея (McKay СР., 1982. Terra forming Mars. J. Brit. Interplanet. Soc. V. 35: 427), где используется термин «terraforming» для процесса создания условий для жизни на других планетах. Что Вы тут скажете?

СВ. Шестаков: Кристофер Маккей и Роберт Хейнс были партнерами и вместе продвигали разработку конкретных программ освоения. Да, такие теоретические программы разрабатываются в надежде на будущее. И честно говоря, эта часть моего выступления была предназначена коллегам из Института медико-биологических проблем. Кроме того, у меня сложилось впечатление, что многие участники нашего собрания мало знают об этой области космического естествознания. Поэтому я счел необходимым об этом упомянуть.

A. Ю. Розанов: Одно маленькое замечание по поводу панспермии. Есть две крайние позиции: панспермия — это «жизнь есть всегда и везде», по Вернадскому, и панспермия — это транспорт. Обратите внимание, что эта проблема должна обсуждаться особым образом.

B. Н. Снытников: Уважаемые коллеги, я бы хотел обратить Ваше внимание вот на какое обстоятельство. Казалось бы совершенно элементарный с современной точки зрения эксперимент Миллера-Ури, проведенный в 1950-х гг., до сих пор упоминается в публикациях, хотя внешне его результаты довольно-таки тривиальны, что в неравновесных условиях да еще под воздействием плазмо-химических реакций могут формироваться более сложные органические молекулы. Вот какое у меня замечание или даже предложение. В последнее время российская программа исследования космоса, как ближнего, так и дальнего, находится в достаточно плачевном состоянии по сравнению с европейской или американской программами. Поэтому материала не хватает. Например, метеоритный материал с предполагаемыми псевдоморфозами можно было бы получить непосредственно в космосе. Академии следовало бы занять более активную позицию в этом вопросе. Второе предложение — может быть, уже настала пора перейти к обсуждению экспериментов, непосредственно связанных с проблемой возникновения жизни. При всем том, что я выслушал, мне кажется, что несколько реальных экспериментов, которые можно было бы сейчас проводить, уже можно наметить. И если правильно сформулировать программу такого сорта экспериментальной деятельности в этом направлении, то можно было бы рассчитывать на получение в дальнейшем более сильных результатов. Я предлагаю обсуждать именно программу проведения различного типа экспериментов, правда, это не должно выливаться в проблемы органического синтеза, чем часто грешат зарубежные работы. Спасибо за внимание!

М.Я. Маров: Прежде всего, я хочу выразить признательность организаторам за приглашение принять участие в данном рабочем совещании и с удовлетворением особенно отметить то, что оно проводилось в «неформальном формате». В результате докладчики имели возможность достаточно подробно излагать проблемы, обозначенные в названиях докладов, и была хорошая возможность их подробно обсуждать. В свою очередь, обсуждения обнажили многие ключевые проблемы, которые заслуживают дальнейшего внимательного изучения. И, конечно, важно, чтобы космохимические и биологические направления исследований получили дальнейшее развитие и были в числе будущих программ фундаментальных исследований, поддерживаемых грантами Российской академии наук. Я очень надеюсь, что, подобно тому, как мы это делали три предыдущих года, эти исследования продолжатся в рамках новых программ или подпрограмм. У участников, безусловно, есть очень серьезный задел и есть вполне обозримые перспективы развития данных направлений. Это первое, о чем мне хотелось сказать.

Второе. Я услышал здесь много нового от биологов, что важно для расширения собственного мировоззрения и понимания стоящих перед нами задач. Но это также важно с точки зрения выявления некоторых общих закономерностей, проявляющихся в различных областях знаний, что имеет вполне определенный философский смысл. С позиций механика и физика обсуждавшаяся проблематика имеет самое непосредственное отношение к стохастической динамике открытых нелинейных диссипативных систем. Это фундаментальное направление, восходящее к пионерским работам Анри Пуанкаре и получившее развитие в трудах Ильи Пригожина, бурно развивается в современном мире. В 2006 г. с академиком Алексеем Максимовичем Фридманом мы выпустили книжку, посвященную астрофизическим дискам, в которой большое внимание уделено стохастическим процессам. В 2009 г. выходит моя книга, написанная совместно с моим учеником и близким коллегой Александром Владимировичем Колесниченко, посвященная динамике турбулентных газов в космических и природных средах и процессам возникновения упорядоченности в хаотических системах. В ней, в частности, показано, что внутри сложных природных комплексов, открытых взаимодействию с окружающей средой, заложены процессы самоорганизации, и развит математический аппарат для моделирования таких сред. Замечательно, что в хаотической, изначально незапрограммированной диссипативной системе, обменивающейся веществом, импульсом и энергией с окружающей средой, выстраиваются вполне определенные островки упорядоченности. Так, в турбулентных средах, при определенных значениях ключевых параметров, вы можете наблюдать, как в самой системе появляются упорядоченные структуры. Может показаться парадоксальным, но в вихрях, периодически возникающих в турбулентной среде, молекулы, которые произвольным образом ведут себя в ламинарном течении, оказываются более упорядоченными. Другие примеры возникновения порядка из хаоса — коллективные взаимодействия в кольцах планет, атмосферная динамика, образование галактик и галактических кластеров и многое другое. Другими словами, самоорганизация заложена в самой системе. На совещании я получил дополнительные подтверждения существованию такой парадигмы и для биологических систем. В частности, мое внимание привлек доклад Александра Борисовича Четверина, в котором обсуждалась возможность «собрать клетку». С моей точки зрения, последовательность выстраивания полинуклеотидов и полипептидов при построении генома, равно как и способность рибозима катализировать производство полипептидов, есть не что иное, как основа первичного упорядочения при становлении белкового мира. Говоря физическим языком, это баланс энтропии внутри сложной системы: наряду с ее ростом, связанным с хаотичностью, одновременно происходит приток в систему отрицательной энтропии (негэнтропии) за счет внутренней упорядоченности. Здесь можно усмотреть прямую (хотя, вероятно, и достаточно грубую) аналогию с упомянутыми мною турбулентными течениями. Однако в биологических системах все несравненно сложнее — самоорганизация происходит в огромных сообществах супрамолекул, объединенных многочисленными функциональными связями.

---

Обожаете современное искусство во всех его проявлениях, тогда не упустите свой шанс посетить самые яркие выставки в Германии 2012 года.
Вашим незаменимым помощником в этом благородном начинании станет ООО «Мосинтур», которое поможет Вам забронировать авиабилеты и номера в отелях. Более полную информацию по предоставляемым ООО «Мосинтур» услугам Вы сможете найти на сайте mosintour.ru.

ОТ МАРСА К ЕВРОПЕ: ПОИСК БИОСФЕРЫ НА СПУТНИКАХ ПЛАНЕТ-ГИГАНТОВ    

 

© 2009 г. Л.В. Ксанфомалити

Институт космических исследований РАИ ksanf@iki.rssi.ru

Почти 50 лет длятся исследования планеты Марс с помощью космических аппаратов. К главным задачам исследований относится поиск признаков возможного существования на планете жизни. В предлагаемой статье рассматриваются некоторые результаты экспедиций к Марсу и научные задачи будущих исследований Европы, одного из четырех галилеевых спутников Юпитера, возможная обитаемость которой также обсуждается в новых проектах. Физические условия на Марсе и Европе сравниваются с условиями на Земле.

 

 

1. МАРС

 

Среди кандидатов на обитаемость планет земной группы на первом месте всегда оставался Марс, благодаря некоторому сходству физических условий и относительной близости планеты к Земле. Марс — удобный объект для астрономических наблюдений, при которых легко различаются крупные детали его поверхности. Так, существование полярных шапок Марса отмечал еще В. Гершель в XVI11 в. В конце XIX в. П. Ловелл сообщил о своем открытии «каналов» на Марсе и вероятном существовании обитателей планеты, что вызвало небывалый интерес общественности. В 1897 г. в русском переводе вышла книга французского популяризатора науки К. Фламмариона «Живописная астрономия». В главе, посвященной планете Марс, говорилось: «Человеческий мир Марса, вероятно, значительно опередил нас во всем и достиг большого совершенства… они построили города и научились всяким искусствам». Работы Ловелла немало способствовали огромному интересу публики к Марсу. Вскоре было показано, что результаты Ловелла связаны с оптической иллюзией. Но, несмотря на это, гипотеза обитаемости Марса сохранилась надолго.

 

 

1.1. Результаты экспериментов на Марсе

 

В последней трети XX в. и в первом десятилетии XXI в. к Марсу были отправлены многочисленные экспедиции автоматов, главной задачей которых был поиск признаков жизни. Сегодня, спустя 44 года после первых снимков Марса, сделанных с космического аппарата, единственным полученным ответом остается «признаков жизни не обнаружено», хотя оптимисты продолжают предлагать все новые места и новые методы поисков. Сами методы становятся более изощренными и вместо поиска жизни обращаются к поиску следов жизни, возможно, давно исчезнувшей. Отметим наиболее существенные результаты проведенных экспериментов.

Два аппарата «Викинг» («Viking». США), опустившиеся на поверхность Марса в 1976 г.. доставили туда великолепные биохимические лаборатории, ориентированные на поиск признаков метаболизма микроорганизмов, подобных земным. Несмотря на то, что жизнь амино-нуклеино-кислотного (земного) типа в экспериментах на «Викингах» на Марсе найти не удалось (Klein et al., 1992), полученные результаты стали основой для последующих миссий. Эксперименты в биолабораториях аппаратов «Викинг», направленные на поиск микроорганизмов на Марсе, должны были ответить на три вопроса:

 

1. Есть ли процессы усвоения углекислого газа на свету (фотосинтез);

2. Обнаруживается ли метаболизм микроорганизмов (обмен веществ);

3. Происходит ли газообмен с атмосферой.

 

Вероятность обнаружения микроорганизмов, аналогичных земным, оценивалась в 40 %. Результаты были неоднозначными и, скорее всего, отражали сложный химизм грунта Марса, активируемого солнечной ультрафиолетовой радиацией. Только эксперимент с меченым газообменом дал результаты, которые можно было бы считать частично положительными. При первом обогащении грунта водой и питательным веществами с меченым углеродом ¹⁴С было зарегистрировано выделение меченого углекислого газа ¹⁴СО₂. Но при новом эксперименте эффект не повторился. Более однозначными и решающими оказались результаты пиролитического эксперимента, где проба грунта постепенно разогревалась до высокой температуры, а отходившие газовые продукты анализировались масс-спектрометром и газовым хроматографом. Любая известная форма жизни (или ее следы) при пиролизе выделяет органические летучие вещества. Исследовались образцы, взятые с глубины грунта от 4 до 6 см. Чувствительность приборов к органическим составляющим достигала 10^-10. Для сравнения с экспериментом, авторы указывали, что при анализе 0.1 г антарктического (земного) грунта обнаруживалось более 20 органических соединений.

Рис. 1. Поверхность Марса в районе долины Арес.

 

 

Рис. 2. В миссии «Mars Exploration Rover» самоходные аппараты искали следы древних водоемов на поверхности Марса. Кратер Бигль на пути аппарата «Opportunity».

 

 

Однако никаких органических соединений в эксперименте обнаружено не было. В целом, по итогам трех экспериментов по метаболизму и эксперимента по пиролизу результаты поиска микроорганизмов были признаны отрицательными.

Позже в литературе высказывалась мысль, что этот отрицательный результат нельзя относить ко всей планете, что он может быть локальным. Г. Левин, один из авторов экспериментов на «Викингах», полагал, что его результаты все же говорят в пользу жизни на Марсе (Kein et al., 1976). Однако эти результаты широко обсуждались специалистами, которые считают, что суперокислители, содержащиеся в грунте Марса, могли дать такой эффект без метаболизма каких-либо микроорганизмов.

Давление углекислотной атмосферы Марса у поверхности примерно в 150 раз меньше земного. Такая атмосфера и отсутствие магнитного поля не в состоянии защитить поверхность планеты от радиации. Несильное магнитное поле Марса исчезло около 4 млрд. лет назад. Расчеты показывают, что радиация проникает в грунт и стерилизует его на большую глубину, вплоть до нескольких метров.

С другой стороны, если бы на Марсе жизнь однажды все же возникла, уничтожить ее было бы очень непросто. Жизнь не только приспосабливается к окружающей среде, но и приспосабливает ее к себе. Поэтому многие высказывают мнение, что возникшая когда-то жизнь на Марсе могла бы исчезнуть лишь под действием каких-то совершенно катастрофических обстоятельств. Поэтому, если бы она сейчас существовала, ее было бы трудно не обнаружить.

Дальнейшие эксперименты, проведенные в последние десятилетия, были не столь прямолинейными и касались, главным образом, физико-химических свойств грунта. В 1997 г. в районе долины Арес совершил посадку аппарат «Pathfinder», включавший подвижный модуль, который мог передвигаться по поверхности, удаляясь примерно на 10 м от посадочного аппарата.

Рис. 3. Мелкие глобулы (конкреции) образовались в соленой воде древнего водоема на Марсе. Район посадки аппарата «Opportunity».

 

Выбор места посадки был связан с тем, что поиск следов жизни целесообразно вести в районах, где присутствуют следы потоков воды. Долина Арес была широкой рекой или водоемом около 2 млрд. лет назад. Современный вид поверхности в месте посадки показан на рис. I. Песок, пыль и камни разных размеров повторяют вид поверхности в районах посадки «Викингов», но крупномасштабные детали указывают на следы мощных потоков и даже острова, существовавшие в ту эпоху. Аппарат исследовал химический состав камней. Никаких выводов о существовании древних форм жизни сделано не было (Lakdawalla, 2008).

После аппаратов «Викинг» прямых поисков жизни больше не проводилось. Миссия НАСА в 2004 г. «Mars Exploration Rovers» была посвящена другой проблеме: существовали ли обширные водоемы или океаны на поверхности Марс в далеком прошлом. Многие специалисты считали, что сами очертания рельефа ясно указывают на древние берега таких океанов, но другие предлагали иные объяснения, как ветровую эрозию или что-либо другое. В ходе миссии были обнаружены овраги со следами недавних потоков (Malin, Edgett, 2000). Два самоходных аппарата (ровера), названные «Opportunity» и «Spirit», опустились на поверхность Марса и начали длительную работу в 2004 г., путешествуя на значительные расстояния и передавая изображения поверхности (рис. 2) и сведения о проведенных исследованиях (Kerr, 2006). Роверы проработали уже 5 лет; они представили, в частности, достаточно убедительные доказательства того, что в ранние эпохи своей истории на Марсе действительно существовали обширные водоемы. Аппараты нашли минерал гематит, который формируется в присутствии воды. Поверхность в районе работы «Opportunity» включает множество мелких круглых зерен (глобул) размерами менее сантиметра (рис. 3), которые напоминают конкреции на дне земных океанов и однозначно указывают на некогда существовавший здесь большой водоем или даже океан. При необходимости аппараты могли специальным инструментом срезать участок камня (круг на рис. 3) и провести его химический анализ.

Подробное исследование свойств грунта показало, что вода в древних водоемах содержала много растворенных солей. Было высказано предположение, что, как было установлено ровером «Opportunity», высокие концентрации растворенных веществ во влажной среде раннего Марса, вероятно, исключали возникновение и эволюцию любых микроорганизмов. Как известно, высокая концентрация растворенных солей может использоваться как консервант.

Аппарат «Phoenix» (США, 2008 г.) проводил исследования в полярном районе Марса. Исследовался реголит на небольшой глубине, в частности, исследовались типы и концентрация антиоксидантов. Километровые слои льда воды и пыли образуют северную полярную шапку Марса (рис. 4), на границе которой опустился аппарат. В отличие от южной полярной шапки, примесей льда СО, здесь практически нет. При посадке аппарата струя газа из тормозного двигателя сдула тонкий слой пыли. Под ним находилась значительная масса льда. В числе экспериментов было микроскопирование, но подробности исследований не сообщались. Было установлено содержание в грунте перхлоратов, которые, наряду с высокой соленостью влаги в грунте, также могут быть серьезной помехой для возникновения и развития жизни (Johnson, 2008).

Считается, что возникновение земной жизни связано с обширными водоемами. Орбитальный аппарат «Mars Express» Европейского космического агентства вышел на орбиту спутника Марса в 2003 г. Спутник оснащен камерами высокого разрешения, что позволяет видеть на поверхности образования 10-метровых размеров. В частности, камеры даже зарегистрировали положение на Марсе аппаратов, доставленных туда в прошлые годы.

Аппаратом «Mars Express» проводилось минералогическое картирование значительной части планеты (Fletcher, 2008), и, при существенном разнообразии минерального состава, карбонаты (соли угольной кислоты), широко распространенные на Земле, все же найдены не были. Это важный результат, поскольку на нашей планете именно в их залежах сосредоточено основное количество углерода. Более того, аппарат «Mars Express» не подтверждает больших запасов углекислого газа (например, в конденсированном виде), достаточных для существенных изменений массы атмосферы планеты, и соответственно, преобразования климата планеты благодаря парниковому эффекту.

 

Рис. 4. Северная полярная шапка Марса образована толстыми слоями льда воды и пыли. Аппарат «Phoenix» исследовал физико-химические свойства грунта в полярном районе.

 

Рис. 5. Аппарат «Mars Express» передал изображение обширной равнины, которая могла быть ледяной поверхностью древнего океана. Пыль, покрывающая всю поверхность планеты, придает ей типичный красноватый цвет.

 

Этот результат остается в противоречии с постоянно упоминаемой в литературе гипотезе о теплой эпохе раннего Марса, когда возникновение жизни, как предполагается, было возможно.

Астрогеология подразделяет историю Марса на три эпохи: нойскую, гесперийскую и амазонскую, продолжающуюся в наши дни. Нойская соответствует насыщенному рельефу (пик образования 3.8-3.9 млрд. лет назад, тяжелая метеоритная бомбардировка, 700 млн. лет после образования Марса и вообще всей Солнечной системы). Гесперийская эпоха характеризуется невысокой плотностью метеоритной бомбардировки. Ее завершение очень осторожно можно датировать 2-3 млрд. лет назад. Амазонская эпоха — это низкая плотность метеоритных кратеров, разительные отличия южного и северного полушарий и формирование современного климата Марса (Head et al., 1999).

На одном из снимков аппарата «Mars Express» видна обширная гладкая равнина с немногочисленными метеоритными кратерами (рис. 5), что указывает на сравнительно позднее ее появление. Верхний окрашенный слой это, конечно, пыль. Но под ней просматриваются плоские блоки протяженностью в десятки и даже в сотню километров. Из сравнения с видом ледовых полей Арктики авторы сделали вывод, что это — поверхность замерзшего моря или небольшого океана, возникших, все же, в эпоху более мягкого климата Марса, вероятно, в начале амазонской эпохи. Если эти результаты подтвердятся, а условия для возникновения жизни на Марсе действительно существовали, то именно такие водоемы могли быть обитаемыми, хотя бы на уровне микроорганизмов.

Обнаруженное аппаратом «Mars Express» ничтожное количество метана в атмосфере Марса (около 10 ppb) могло бы свидетельствовать о наличии жизни на планете. Дело в том, что метан в атмосфере непрерывно разрушается за счет фотодиссоциации. Поэтому его запасы в марсианской атмосфере должны непрерывно пополняться, либо в результате жизнедеятельности микроорганизмов, либо в процессах геологической активности, например, в реакциях серпентинизации.

 

Для поддержания концентрации 10 ppb в атмосфере на Марсе должен присутствовать источник мощностью около 3*10^x г метана в год. Таким источником могла бы быть тектоническая деятельность, остаточный вулканизм, геотермальная активность.

 

Рис. 6. Странные отверстия площадью в тысячи квадратных метров обнаружены на древних вулканических склонах Марса в районе Фарсида.

 

Как известно, большая масса земных микроорганизмов обитает в глубоких слоях грунта. Высказывалось предположение, что такой же может быть среда обитания жизни на Марсе. В этой связи большой интерес вызвало открытие в 2006-2007 гг. странных образований на склонах древних вулканических конусов в районе Фарсида. Район Фарсида, характеризующийся огромной массой вулканических выбросов, возник, по-видимому, в амазонскую эпоху. Высота вулканических конусов превышает 20 км. На их склонах обнаружены загадочные отверстия (рис. 6) диаметром несколько сотен метров, неустановленной глубины. Тепловое излучение из отверстий (исходящее, по-видимому, от их дна) соответствует усредненному суточному излучению окружающей поверхности. Появившиеся в околонаучной литературе сообщения о «теплой среде» на дне полостей и их возможной связи с обитаемостью Марса были вскоре опровергнуты. Происхождение полостей остается неизвестным. Не исключено, что это результат вытаивания или испарения грунтовых льдов.

Кумир всех уфологов-любителей – исследователь инопланетных пейзажей Джозеф П. Скиппер (Joseph P. Skipper ) в очередной раз сделал ряд удивительный, и прямо так скажем, невероятных открытий.
В этот раз дотошный астроном обнаружил на одном из снимков марсианской поверхности туннели неприродного происхождения, которые, по его мнению, построила древняя раса, когда-то обитавшая на красной планете.

Второй его находкой стал взлетающий с Луны НЛО.
Читать дальше>>

Удивительная фотография марсианской поверхности, сделанная орбитальным аппаратом «Марс Одиссей» (Mars Odyssey), на которой запечатлены два острова, сформировавшиеся несколько миллиардов лет назад на дне марсианского океана.
Читать дальше>>

Марс не всегда был красным. В этом убежден доктор Джон Бранденберг (John Brandednberg), который утверждает, что причиной яркой расцветки Марса стал произошедший около 180 миллионов лет назад мощнейший природный ядерный взрыв, который стер с лица планеты все живое. Читать дальше>>

22 марта 2010 года была утеряна связь с марсоходом «Спирит» (Spirit). Считалось, что марсоход отключил все системы коммутации и ушел в режим сна (sleep) для подзарядки от солнечной энергии. Но, когда “Спирит” не вышел на связь через месяц, была выдвинута версия, что он сломался. Шло время и о существовании “Спирита” уже начали забывать, когда 13 января 2011 года (спустя почти год) пропавший марсоход как ни в чем не бывало начал посылать на Землю четкий сигнал. Читать дальше>>

Редчайший снимок на днях был передан на Землю зондом НАСА Messenger, который был запущен для исследования каменных объектов, которые, предположительно, находятся на внутренних окраинах Солнечной системы — где-то между Меркурием и Солнцем. Читать дальше>>