Московский комитет образования
Восточное окружное управление
Средняя общеобразовательная школа с углублённым изучением иностранного
(английского) языка №1290
Олейников Александр
учащийся 11 класса «Б»
Проблема поиска внеземных форм жизни во вселенной и её решение.
Проектная работа по астрономии.
Руководитель:
Фёдорова Т. В.
Москва
2002 год
Содержание:
1. Поиск и исследование внеземных форм жизни. Предмет и задачи. 2
1.1. Критерии существования и поиска живых систем. 4
1.1.1. О химической основе жизни. 5
1.1.2. Общие динамические свойства живых систем. 8
1.1.3. Роль света в поддержании жизни. 8
1.2. Методы обнаружения внеземной жизни. 11
1.3. АБЛ для экзобиологических исследований. 15
2. Практический обзор поиска и исследований внеземных форм жизни. 17
2.1. Луна. 18
2.2. Венера. 19
2.3. Марс. 21
2.3.1. Температура. 21
2.3.2. Атмосфера. 21
2.3.3. Вода. 22
2.3.4. Ультрафиолетовое излучение. 22
2.4. Интересные наблюдения о Марсе и Луне. 23
2.4.1. Марс._____________________________________________________23
2.4.2. Луна._____________________________________________________26
2.5.Метеориты. 35
2.6. Приборы для поиска. 37
2.7. Случай с “Викингами”. 38
2.8. Поиск внеземных цивилизаций. 41
3. Выводы. 42
Список использованной литературы. 44
Приложение.____________________________________________________45
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[1] 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 предугадываемым 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 изменило 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[2] 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[3] 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 ниже.
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 достоверное подтверждение
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.
О химической основе жизни.
Исследования последних лет показали возможность синтеза разнообразных
биологически важных веществ из простых исходных соединений типа аммиака,
метана, паров воды, входивших в состав первичной атмосферы Земли.
В лабораторных условиях в качестве необходимой для такого синтеза
энергии используется ионизирующая радиация, электрические разряды,
ультрафиолетовый свет. Таким путем были получены аминокислоты, органические
кислоты, сахара, нуклеотиды[4], липиды[5], вещества порфириновой[6] природы
и целый ряд других. По-видимому, можно считать установленным, что
большинство характерных для жизни молекул произошло на Земле абиогенным
путем и, что еще важнее, их синтез может происходить и сейчас в условиях
других планет без участия живых систем.
Следовательно, само наличие сложных органических веществ на других
планетах не может служить достаточным признаком наличия жизни. Примером в
этом отношении могут быть углеродистые хондриты[7] метеоритного
происхождения, в которых содержится до 5-7% органического вещества. Более
подробно о хондритах будет описано ниже.
Наиболее характерная черта химического состава живых систем земного
происхождения заключается в том, что все они включают углерод. Этот элемент
образует молекулярные цепочки, на основе которых построены все главные
биоорганические соединения, и, прежде всего белки и нуклеиновые кислоты, а
биологическим растворителем служит вода. Таким образом, единственная
известная нам жизнь, основа которой углеродоорганическая-белково-нуклеиново-
водная. В литературе обсуждается вопрос о возможности построения живых
систем на другой органической основе, когда, например, вместо углерода в
скелет органических молекул включается кремний, а роль воды как
биологического растворителя выполняет аммиак. Такого рода теоретическую
возможность практически было бы очень трудно учесть при выборе методов
обнаружения и конструирования соответствующей аппаратуры, поскольку наши
научные представления о жизни основаны только на изучении свойств земных
организмов.
Роль и значение воды в жизнедеятельности организмов также широко
обсуждается в связи с возможной заменой аммиаком или другими жидкостями,
кипящими при низких температурах (сероводород, фтористый водород).
Действительно, вода обладает рядом свойств, обеспечивающих ее роль в
качестве биологического растворителя. Сюда относятся амфотерный[8] характер
воды и ее способность к самодиссоциации на катион Н+ и анион ОН-, высокий
дипольный момент и диэлектрическая постоянная, малая вязкость, высокие
удельная теплоемкость и скрытая теплота превращения, предохраняющие
организмы от быстрых изменений температуры. Кроме того, роль воды в
биологических системах включает факторы стабилизации макромолекул, которые
обеспечиваются общими структурными особенностями воды.
В целом можно считать, что углеродоорганическо-водно-химическая
основа жизни является общим признаком живых систем.
Характерным признаком структурной организации живых систем является
одновременное включение в их состав, помимо основных химических элементов
С, Н, О, N, целого ряда других, и прежде всего серы и фосфора. Это свойство
может рассматриваться в качестве необходимого признака существования живой
материи.
Но специфичность живой материи, не смотря на все это, нельзя сводить
лишь к особенностям физико-химического характера ее основных составных
элементов – структурных единиц живого, имеющих абиогенное происхождение.
Общие динамические свойства живых систем.
В качестве исходных представлений при толковании экзобиологических
экспериментов необходимо принимать во внимание динамические свойства живых
систем. Развитие и эволюция биологических систем шли в основном по пути
совершенствования форм взаимодействия между элементами и способов регуляции
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
