Реферат по астрономии
на тему:
Одиноки ли мы во вселенной?
Ученика Ново-волковской средней школы
Гобзова Дениса.
Содержание:
1. Поиск и исследование внеземных форм жизни. Предмет и задачи
3.
2. Критерии существования и поиска живых систем
3. Методы обнаружения внеземной жизни
4.
4. Практический обзор поиска и исследований внеземных форм жизни 5.
5. Интересные наблюдения
7.
6. Приборы для поиска
9.
7. Поиск внеземных цивилизаций
8. Выводы
9. Список литературы
11.
Поиск и исследование внеземных форм жизни. Предмет и задачи.
Определение жизни на других планетах, кроме Земли, является важной
задачей для ученых, занимающихся вопросами возникновения и эволюции
жизни. Наличие или отсутствие ее на планете оказывает существенное
влияние на ее атмосферу и другие физические условия.
Исследования превращений в поверхностных слоях планет с учетом
возможных результатов деятельности человека позволит уточнить наши
представления о роли биологических процессов в прошлом и настоящем
Земли.
С этой точки зрения результаты экзобиологических исследований могут
быть полезными и в решении современных задач в области биологии.
Занос чужеродных форм жизни может также привести на Земле к самым
неожиданным и трудно предугадываем последствиям.
Обнаружение жизни вне Земли, несомненно, имеет и большое значение
для разработки фундаментальных проблем происхождения и сущности жизни.
Непосредственной целью предстоящих в ближайшем будущем
экзобиологических экспериментов с помощью автоматических биологических
лабораторий (АБЛ) является получение ответа на вопрос о наличии или
отсутствии жизни (или ее признаков) на планете. Обнаружение внеземных
форм жизни существенно усугубило бы наше понимание сущности жизненных
процессов и явления жизни в целом. Отсутствие жизни на других планетах
Солнечной системы, например, имело бы также большое значение,
подчеркивая специфическую роль земных условий в процессах становления
и эволюции живых форм.
Неясно, до какой степени внеземные формы могут быть сходными с
нашими земными организмами по биохимическим основам их жизненных
процессов.
При рассмотрении проблемы обнаружения внеземной жизни надо
принимать во внимание разные этапы эволюции органического вещества и
организмов, с которыми в принципе можно встретиться на других
планетах. Например, в отношении Марса могут представиться различные
возможности от обнаружения сложных органических соединений или
продуктов абиогенного синтеза и до существования развитых форм жизни.
На Марсе к настоящему времени закончилась только химическая эволюция,
которая привела к абиогенному образованию (как это было в сове время
на Земле) аминокислот, сахаров, жирных кислот, углеводов, возможно,
белков, но жизнь как таковая на планете, видимо, отсутствует. Эти
вещества в той или иной степени отличаются от аналогичных соединений,
встречающихся на Земле.
Возможно, что на Марсе могут быть обнаружены: первичные
протобиологические открытые системы, отделенные мембранами от
окружающей среды (относительно простые примитивные формы жизни,
аналогичные нашим микроорганизмам); более сложные формы, подобные
нашим простым растениям и насекомым; следы существовавшей ранее или
существующей и ныне жизни; остатки высокоразвитой жизни (цивилизации)
и, наконец, можно констатировать полное отсутствие жизни на Марсе
(более подробно проблема жизни на Марсе рассматривается выше).
В настоящей главе рассматриваются теоретические предпосылки,
критерии существования жизни, предполагаемые методы обнаружения живых
систем на других планетах.
Критерии существования и поиска живых систем.
Наши представления о сущности жизни основаны на данных по
исследованию жизненных явлений на Земле. В то же время решение
проблемы поиска жизни на других планетах предполагает достоверную
идентификацию жизненных явлений в условиях, существенно отличных от
земных. Следовательно, теоретические методы и существующие приборы для
обнаружения жизни должны основываться на системе научных критериев и
признаков, присущих явлению жизни в целом.
Можно считать, что ряд фундаментальных свойств живых систем земного
происхождения действительно имеет ряд общих свойств, и поэтому эти
свойства, несомненно, должны характеризовать и внеземные организмы.
Сюда можно отнести такие хорошо известные биологам и наиболее
характерные признаки живого, как способность организмов реагировать на
изменение внешних условий, метаболизм, рост, развитие, размножение
организмов, наследственность и изменчивость, процесс эволюции.
Не будет сомнения в принадлежности к живым системам неизвестного
объекта при обнаружении у него перечисленных признаков. Но реакция на
внешнее раздражение присуща и неживым системам, изменяющим свое
физическое и химическое состояние под влиянием внешних воздействий.
Способность к росту свойственна кристаллам, а обмен энергией и
веществом с внешней средой характерен для открытых химических систем.
Поиски внеземной жизни должны поэтому основываться на применении
совокупности разных критериев существования и методов обнаружения
живых форм. Такой подход должен повысить вероятность и достоверность
обнаружения инопланетной жизни.
Методы обнаружения внеземной жизни.
Как уже говорилось, наиболее сильным доказательством присутствия
жизни на планете будет, конечно, рост и развитие живых существ.
Поэтому, когда сравниваются и оцениваются различные методы обнаружения
жизни вне Земли, преимущество отдается тем методам, которые позволяют
с достоверностью установить размножение клеток. А поскольку наиболее
распространенными в природе являются микроорганизмы, при поиске жизни
вне Земли прежде всего следует искать микроорганизмы. Микроорганизмы
на других планетах могут находиться в грунте, почве или атмосфере,
поэтому разрабатываются различные способы взятия проб для анализов. В
одном из таких приборов - “Гулливере” - предложено остроумное
приспособление для взятие пробы для посева. По окружности прибора
расположено три небольших цилиндрических снаряда, к каждому снаряду
прикреплена липкая силиконовая нить. Взрыв пиропатронов отбрасывает
снаряды на несколько метров от прибора. Затем силиконовая нить
наматывается и, погружаясь при этом в питательную среду, заражает ее
частицами прилипшего к ней грунта.
Размножение организмов в питательной среде может быть установлено с
помощью различных автоматических устройств, одновременно
регистрирующих нарастание мутности среды (нефелометрия), изменение
реакции питательной среды (потенционометрия), нарастание давления в
сосуде за счет выделяющегося газа (манометрия).
Очень изящный и точный способ основан на том, что в питательную
среду добавляют органические вещества (углеводы, органические кислоты
и другие), содержащие меченный углерод.
Размножающиеся микроорганизмы будут разлагать эти вещества, а
количество выделившегося в виде углекислоты радиоактивного углерода
определит миниатюрный счетчик, прикрепленный к прибору. Если
питательная среды будет содержать различные вещества с меченным
углеродом (например, глюкозу и белок), то по количеству выделившейся
углекислоты можно составить ориентировочное представление о физиологии
размножающихся микроорганизмов.
Чем больше разнообразных методов будет использовано для выявления
обмена веществ у размножающихся микроорганизмов, тем больше шансов
получить достоверные сведения, так как некоторые методы могут
подвести, дать ошибочные данные. Например, питательная среда может
помутнеть и от попавшей в нее пыли (как, возможно, было с “Викингами”
в 1976 г., см. выше). Когда клетки микроорганизмов размножаются,
интенсивность всех регистрируемых и передаваемых на Землю показателей
непрерывно нарастает. Динамика всех этих процессов хорошо известна, а
она надежный критерий действительного роста и размножения клеток.
Наконец, на борту автоматической станции может быть два контейнера с
питательной средой, и как только в них начинается нарастание
изменений, в один из них автоматически будет добавлено
сильнодействующее, ядовитое вещество, полностью прекращающее рост.
Продолжающееся изменение показателей в другом контейнере будет
надежным доказательством биогенного характера наблюдаемых процессов.
Конструируемые приборы не должны быть чрезмерно чувствительными,
так как перспективы “открыть” жизнь там, где ее нет весьма неприятна.
С другой стороны, прибор не должен дать отрицательный ответ, если
жизнь действительно существует на исследуемой планете. Именно поэтому
надежность и чувствительность предполагаемой аппаратуры усиленно
обсуждается и уже претворяется в жизнь.
Хотя размножение микроорганизмов и является единственным бесспорным
признаком жизни, это не значит, что не существует иных приемов,
позволяющих получить ценную информацию. Некоторые краски, соединяясь с
органическими веществами, дают комплексы, легко обнаруживаемые, так
как они обладают способностью к адсобции волн строго определенной
длины. Один из предложенных методов основан на применении масс -
спектрометра, который устанавливает обмен изотопа кислорода О18,
происходящий под влиянием ферментов микробов у таких соединений, как
сульфаты, нитраты или фосфаты. Особенно хорошо и, главное,
разнообразно применение люминесценции. С ее помощью не только
констатируют энзиматическую активность, но при применении некоторых
люминофоров возможно свечение ДНК, содержащейся в клетках бактерий.
Следующий этап в исследованиях - применение портативного
микроскопа, снабженного поисковым устройством, способным отыскивать в
поле зрения отдельные клетки.
Обсуждается также возможность использования электронного микроскопа
для изучения структурных элементов микробной клетки, не видимых в
оптический микроскоп. Применение электронного микроскопа в сочетании с
портативным может чрезвычайно расширить возможности морфологических
исследований, что, как мы знаем из современной биологии, особенно
Страницы: 1, 2, 3
