Существуют ли во Вселенной другие формы жизни? Научный поиск внеземных форм жизни был подкреплен двумя недавними открытиями. Во-первых, открытие форм жизни в экзотических условиях на Земле указывает на то, что жизнь очень здорова и может адаптироваться к самым странным и враждебным условиям. Во-вторых, астрономы обнаружили планеты, вращающиеся вокруг звезд помимо нашего Солнца — по состоянию на 2001 год было открыто более 50 экзопланет. Есть ли инопланетные формы жизни на какой-либо из этих планет?
Если инопланетная жизнь действительно существует, на что она может быть похожа? Будут ли это простые формы жизни, такие как бактерии, вирусы или водоросли, или более продвинутые многоклеточные существа, возможно, даже разумные существа? Будут ли инопланетяне животными, растениями или будут обладать характеристиками и того, и другого? Будут ли у них руки и ноги, и они будут ходить прямо, как мы? Будут ли они полагаться на зрение как на свое основное чувство или использовать другой способ сбора информации об окружающем мире? Будут ли они «дышать» кислородом или каким-то другим газом?
Предположения об инопланетянах, как правило, оставлялись авторам научной фантастики, читателям научной фантастики и голливудским писателям и режиссерам. В этой статье мы рассмотрим астробиологию, научный поиск внеземной жизни. Мы применим то, что мы узнали о жизни на Земле, чтобы поразмышлять о том, какими могут быть инопланетные формы жизни.
Приветствую вас, Двуногие на углеродной основе!
Большинство из нас представляют инопланетную жизнь так, как она изображается в фильмах, где инопланетяне обычно изображаются в виде человекоподобных форм, потому что они используют актеров либо для того, чтобы играть роли непосредственно в гриме, либо в качестве моделей для компьютерной анимации. Кроме того, зрители лучше относятся к человекоподобным инопланетянам, чем к более экзотическим, похожим на монстров существам. Однако план человеческого тела — двусторонняя симметрия с одной головой, двумя ногами и двумя руками — проистекает из того времени, когда ранние амфибии и рептилии колонизировали земные массивы, и кажется маловероятным, что такая форма могла развиться в чужом мире. Итак, давайте на время забудем о Голливуде и присмотримся повнимательнее к настоящей науке астробиологии.
Астробиология — это научное изучение жизни во Вселенной. Астробиологи стремятся понять (среди прочего), как возникла и развивалась жизнь на Земле, что определяет способ организации жизни и что делает планету пригодной для жизни.
Астробиология объединяет дисциплины биологии, химии, физики, геологии и астрономии. Часто астробиологи должны использовать полученную информацию о жизни на Земле в качестве руководства для изучения жизни в других местах. Давайте рассмотрим некоторые вещи, которые мы узнали из жизни на Земле.
Хотя трудно дать четкое определение «жизни», большинство биологов согласны с тем, что у живых существ есть много общих характеристик. Если объект соответствует этим характеристикам, он считается живым:
Теперь, когда у нас есть определение того, что такое жизнь, нам нужно посмотреть, как она меняется на протяжении огромных промежутков времени. Основными правилами, определяющими, возникают ли виды, живут ли они, остаются ли неизменными или вымирают, являются правила эволюции путем естественного отбора, предложенные Чарльзом Дарвином. В теории эволюции Дарвина есть следующие моменты:
Хотя теория эволюции Дарвина была предложена для объяснения изменений в земных видах, ее принципы достаточно общие, чтобы их можно было применять и в других частях Вселенной.
Уравнение Дрейка, разработанное астрономом Фрэнком Дрейком и продвигаемое Карлом Саганом, используется для оценки числа разумных цивилизаций во Вселенной. Напротив, геолог Питер Уорд и астроном Дональд Браунли из Вашингтонского университета предложили гипотезу — гипотезу редкоземельных элементов — о том, что жизнь на Земле уникальна. Их гипотеза гласит, что ряд случайных событий или ситуаций, таких как проживание в обитаемой зоне Солнца, наличие планеты типа Юпитера для удаления кометного и астероидного мусора и небольшое количество массовых вымираний, позволили развиться жизни на Земле и вряд ли произойдет в другом месте. Подробнее см. «Редкая Земля: почему сложная жизнь необычна во Вселенной».
Жизнь в экстремальных условиях
Еще около 30 лет назад считалось, что вся жизнь на Земле зависит от энергии солнца. Кроме того, считалось, что вы, вероятно, не найдете жизни там, где температура была бы очень высокой, как в гейзерах или горячих источниках, или очень холодной, как в антарктической пустыне.
Эти идеи изменились, когда океанографы исследовали гидротермальные источники, отверстия на дне океана, где чрезвычайно горячая, богатая минералами вода извергается из земной коры. Гидротермальные источники расположены в нескольких милях под поверхностью, на дне океана, где окружающая вода замерзает или близка к замерзанию, абсолютно темно и давление высокое. В организованных сообществах вокруг оснований этих вентиляционных отверстий, называемых черными курильщиками, ученые обнаружили моллюсков, крабов и экзотических гигантских трубчатых червей длиной 6 футов (2 метра). Температура воды, выходящей из этих вентиляционных отверстий, составляет от 230 до 662 градусов по Фаренгейту (от 110 до 350 градусов Цельсия).
Как эти животные могут выжить так далеко от солнечного света, в таких экстремальных условиях? В воде ученые обнаружили виды бактерий, которые выделяют сероводород из воды, чтобы получить энергию для образования органических соединений (хемосинтез). В тканях трубчатых червей есть бактерии, которые помогают им получать энергию из воды. Моллюски питаются бактериями, а крабы — трубчатыми червями.
Открытие сообществ гидротермальных источников показало, что жизнь может развиваться в местах, где нет солнечного света, и в других мирах без достаточного освещения от родительской звезды. В связи с открытием гидротермальных источников, возможно, что жизнь существует на Европе, ледяной луне Юпитера, которая, как полагают ученые, имеет водный океан под своей ледяной корой.
Жизнь была обнаружена и в других экстремальных условиях. Ученые обнаружили микроколонии лишайников, называемых криптоэндолитами, в образцах горных пород антарктической пустыни, где температура часто опускается до 100 градусов ниже нуля и практически отсутствует жидкая вода. Напротив, термофильные (теплолюбивые) бактерии были обнаружены в горячих источниках, где температура превышает температуру кипения воды.
Если жизнь может развиваться в экстремальных условиях на Земле, то представляется возможным, что жизнь может существовать в экстремальных условиях других миров, таких как Марс.
Некоторые основные правила инопланетной жизни
Используя то, что мы узнали из жизни на Земле, что мы можем сказать об инопланетной жизни? Хотя это, вероятно, сильно отличалось бы от жизни на Земле, инопланетная жизнь, вероятно, придерживалась бы определенных универсальных руководящих принципов, как это делает широко варьирующаяся жизнь на Земле. Эти руководящие принципы или основные правила включают следующее:
Инопланетная жизнь будет управляться законами физики и химии.
Инопланетная жизнь была бы основана на каком-то типе химии (исключая научно-фантастическую концепцию существ с чистой энергией).
Инопланетные существа, которые больше микробов, имели бы некоторый эквивалент клеток. По мере того как организм становится больше, его внутренний объем (кубическая функция) растет быстрее, чем площадь его поверхности (квадратная функция). Это накладывает ограничение на размер организма, поскольку вещества извне организма должны проникать в организм и распространяться по нему путем диффузии, которая зависит от больших площадей поверхности, коротких расстояний и различий в концентрациях. По мере роста организма расстояние до его центра увеличивается, а диффузия замедляется. Чтобы поддерживать допустимые расстояния диффузии, организм должен иметь много маленьких клеток вместо одной большой клетки. Итак, инопланетянин был бы многоклеточным, если бы он был больше микроба. (Мы не ожидали бы найти одноклеточный организм шириной в световые годы, подобный тому, который изображен в оригинальном эпизоде «Звездного пути» «Синдром иммунитета».)
Инопланетная жизнь будет развиваться и приспосабливаться к своему окружению в соответствии с теорией эволюции, как объяснялось ранее.
Физиологический состав многоклеточного инопланетянина был бы наиболее подходящим для его окружающей среды. Системы органов будут адаптированы к условиям окружающей среды, таким как температура, влажность и сила тяжести.
Инопланетные организмы, вероятно, имели бы сходные экологические структуры с жизнью на Земле.
Как вы можете видеть, жизнь любого вида тесно связана с окружающей средой, поэтому характеристики планеты были бы чрезвычайно важны для определения характеристик формы жизни.
Предположение: Какими Могут Быть Инопланетяне?
С учетом этих основных правил и поскольку никаких внеземных форм жизни окончательно обнаружено не было, инопланетная физиология лежит в сфере нашего воображения. Авторы научной фантастики, особенно «трудные», которые пытаются строго придерживаться реальной науки, делают это в течение многих лет. Они сначала проектируют или строят мир, тщательно разрабатывая его физические, астрономические и экологические характеристики. Затем они выясняют, какой тип инопланетян может существовать в этом мире. Пример одного из таких упражнений по построению мира можно найти в проекте Эпона, где несколько писателей-фантастов собрались вместе, чтобы создать мир под названием Эпона, дополненный планетарными, геологическими и экологическими данными. Один художник, Стивен Хэнли, создал существ Эпоны.
Для своего романа «Миссия гравитации» Хэл Клемент создал мир под названием Месклин, который вращается вокруг двойной звезды. Месклин вращается один раз каждые восемнадцать минут и имеет приплюснутую форму, вызванную его вращением. Сила тяжести Месклина колеблется от трехкратной земной силы тяжести на экваторе до семисоткратной на полюсах. Месклин имеет водородную атмосферу и метановые океаны. Месклиниты, одна из форм жизни планеты, — это маленькие, похожие на сороконожек существа, состоящие из белка скелета насекомых, называемого хитином. У них 18 пар ног, которые заканчиваются присосками, передними щипцами для захвата, сильной системой кровообращения и поглощают водород прямо через свои оболочки. Они невероятно сильны — результат жизни в мире с высокой гравитацией, но все же они боятся быть поднятыми, потому что падение с небольшой высоты может быть смертельным при такой высокой гравитации. (См. «Руководство Барлоу по инопланетянам» и «Наука об инопланетянах» для описания месклинитов и другой инопланетной жизни.)
В HowStuffWorks мы представили себе инопланетный мир и инопланетные формы жизни. В нашем мире планета вращается вокруг яркой звезды. Только 10 процентов земного шара покрыто поверхностными водами, но по всей территории суши есть очаги воды, которые накапливаются под песками из-за редких осадков. Окружающая среда жаркая и засушливая, а солнце яркое. Планета массивна и обладает гравитацией, которая в сто раз сильнее, чем у Земли. Атмосфера представляет собой подобную Земле воздушную смесь гелия, кислорода и углекислого газа.
Две инопланетные формы жизни, которые мы представляем для этого мира, — это животные — подвижные хищники, обитающие вокруг нескольких небольших поверхностных водоемов планеты. Оба инопланетянина невысокого роста, около 1 фута (30 сантиметров), с толстыми конечностями, которые выдерживают их вес против огромной силы тяжести. Оба имеют толстые покрытия или кожу для минимизации испарения и экономии воды. Для сбора информации один полагается в первую очередь на зрение, в то время как другой использует химические органы чувств (вкус и обоняние).
Лэшларм, инопланетное животное
Лэшларм — наш первый инопланетный хищник. Это похоже на ходячий унитаз. Устьевая часть поддерживается тремя ножками-стеблями, соединенными с плоским пьедесталом. Под пьедесталом много чешуек, поэтому пьедестал скользит по поверхности песка так же, как змея движется по земле. У него есть несколько сенсорных придатков, которые позволяют ему находить добычу химическими средствами. Он охотится вблизи небольших поверхностных водоемов, ощупывая край воды и пробуя песок и воду на вкус для других животных. Обнаружив добычу, Ресничная рука приседает и скользит к ней. Затем Лашларм открывает свою большую пасть и прыгает на добычу, заглатывая ее целиком.
Нирба, инопланетный хищник
Нирба немного больше, чем ресничка. Он живет в воде, у самого края, очень похож на крокодила или аллигатора, но не полностью водный. Нирба выходит, чтобы охотиться на других животных, которые спускаются к воде, особенно на Лашларма. У него большая голова с ноздрями, расположенными на верхней части носа, так что он может дышать, находясь в основном под водой. У нирбы толстая кожа, чтобы предотвратить обезвоживание, находясь вне воды на жарком солнце, и большие мускулистые передние ноги с большими когтями для убийства своей добычи. Длинный хвост помогает ему плавать в воде, а «наконечник стрелы»; конец помогает в охоте и территориальной обороне.
Для получения дополнительной информации об инопланетной жизни и смежных темах ознакомьтесь со ссылками на следующей странице.
https://science.howstuffworks.com/space/aliens-ufos/alien-physiology.htm
Загрузка...
