Гавриил Тихов - Астробиология
Плесневые грибы, бактерии, дрожжи выдерживают давление до 3 000 атмосфер без всякого видимого изменения своих свойств. Жизнь дрожжей сохраняется при 8 000 атмосфер давления. С другой стороны, скрытые формы жизни — семена или споры — могут сохраняться длительное время в «безвоздушном» пространстве, то-есть при давлениях, равных тысячным долям атмосферы.
Огромна и область химических изменений, которые выдерживает жизнь.
Споры и зерна — скрытые формы жизни — могут, повидимому, неопределенное время находиться без всякого вреда в среде, лишенной газов и воды, то-есть вполне сухой.
Химические среды, в которых может существовать жизнь, чрезвычайно разнообразны.
Бацилла «борацикола», живущая в горячих борных источниках Тосканы, свободно выдерживает 10-процентный раствор серной кислоты при обычной температуре.
Известны плесневые грибки, которые живут в крепких растворах различных солей, купоросов, селитр, гибельных для других организмов. Та же бацилла «борацикола» выдерживает 0,3-процентный раствор сулемы, а некоторые другие бактерии и инфузории даже ее концентрированные растворы. Дрожжи живут в растворах фтористого натрия. Личинки некоторых мух выживают в 10-процентном растворе формалина.
В начале нашего века русский биолог С. Н. Виноградский доказал существование живых существ, лишенных хлорофилла, но добывающих себе питание из неорганических веществ. Эти невидимые существа — бактерии живут в почвах, в верхних слоях земной коры, проникают в глубокие толщи океана. Для поддержания своей жизнедеятельности они употребляют химическую энергию минералов, богатых кислородом, и поэтому не зависят от других организмов и солнечных лучей.
Число видов таких бактерий незначительно, оно не превышает сотни, между тем видов зеленых растений известно до 180 000. Но одна бактерия может произвести в один день по крайней мере несколько триллионов особей, между тем как одна одноклеточная зеленая водоросль, из всех зеленых растений наиболее быстро размножающаяся, дает в тот же промежуток времени лишь несколько особей, а большей частью гораздо меньше, около одной особи в 2–3 дня. Поэтому, несмотря на микроскопические размеры, из-за поразительной силы размножения значение бактерий в природе огромно.
Как видим, приведенные академиком Вернадским примеры убедительно показывают беспредельность приспособляемости различных форм жизни.
ВОЗМОЖНА ЛИ ЖИЗНЬ МИКРООРГАНИЗМОВ НА ПЛАНЕТАХ
Зная физические и химические свойства планет солнечной системы и познакомившись с приспособляемостью микроорганизмов к условиям среды, мы можем с уверенностью говорить о существовании на Марсе и Венере микроорганизмов.
Можно ли сказать то же о планетах-гигантах — Юпитере, Сатурне, Уране и Нептуне?
Как известно, температура на внешних оболочках их атмосфер очень низка: от -140 до -200°Ц. Они содержат очень много газообразного метана, а Юпитер и Сатурн — также аммиака. В таких условиях высшие земные организмы существовать не могут.
Однако известны бактерии, которые могут жить в метане, хотя при обыкновенных условиях и нуждаются в кислороде. Некоторые из них могут вместо кислорода использовать нитраты, то-есть азотные соединения.
Метан образуется при сбраживании многих органических веществ. Те же самые бактерии, которые вызывают метановое брожение органических веществ, способны в присутствии молекулярного водорода восстанавливать углекислый газ до метана.
Можно с уверенностью сказать, что в атмосферах планет-гигантов находится водород. Поэтому присутствие метана в атмосферах этих планет можно объяснить деятельностью бактерий.
Можно предположить, что метан и аммиак образуются в атмосферных глубинах планет-гигантов также и в результате разложения отживших микроорганизмов и поднимаются из уплотненных внутренних слоев в верхние слои атмосфер.
Это предположение подтверждается и следующими обстоятельствами.
В земных горных породах, а также в вулканических газах обычно присутствует метан. Для разных вулканов содержание метана в выделяющихся из них газах составляет от 3 до 12 процентов. В газах, выделяющихся из графита, — до 40 процентов метана, из базальта — свыше 10 процентов, из гранита — 3 процента. Раньше предполагали, что метан, выделяющийся из горных пород при нагревании, образуется под воздействием воды на карбиды металлов. Однако при нагревании с водой карбидов кальция, натрия, калия выделяется не метан, а ацетилен. Поэтому теперь считают, что источником метана в данных случаях является органическое вещество.
Где же могут существовать на планетах-гигантах микроорганизмы? Можно думать, что с погружением в атмосферы этих планет температура повышается и на некоторой глубине становится несколько выше нуля, а потому там могут жить бактерии.
Тот факт, что метан и аммиак могут образовываться и без участия организмов (метан, например, имеется в небольших количествах даже на кометах), не является возражением против наших предположений.
Метан (CH 4) состоит из углерода (С) и водорода (Н), а аммиак (NH 3) — из азота (N) и водорода (Н). Но все эти элементы — углерод, водород и азот — имеют изотопы, которые занимают одно и то же место в таблице Менделеева, но имеют разный атомный вес. Так, у углерода два изотопа с атомными весами 12 и 13, у водорода три — с атомными весами 1, 2 и 3 и у азота — два с атомными весами 14 и 15.
Есть основание считать, что изотопный состав метана и аммиака органического происхождения отличается от изотопного состава этих газов неорганического происхождения, а потому должны различаться и их спектры. Следовательно, изучая спектры этих газов органического и неорганического происхождения и сравнивая их со спектрами планет-гигантов, можно будет решить, есть ли на этих планетах аммиак и метан органического происхождения. Интересно отметить, что при сравнении спектра метана из светильного газа, имеющего органическое происхождение, со спектрами планет-гигантов получилось полное сходство, тогда как между спектром этих планет и аммиака лабораторного, синтетического, найдено различие.
Итак, есть основание предполагать, что микроорганизмы существуют и на планетах-гигантах.
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ АСТРОБИОЛОГИИ
Для дальнейшего развития работ по астробиологии надо углубить и расширить астроботанические исследования. Необходимо продолжить изучение воз-можности жизни организмов на других планетах. И, наконец, всемерно укреплять связи астроботаники с практическими задачами, решаемыми наукой.
Ученые выдвинули идею создания астробиологического института. Мощные астрономические инструменты позволят нам исследовать свет планет, проникая возможно дальше в инфракрасные лучи.
Новейшие приборы дадут возможность производить тщательные исследования спектра аммиака (органического и минерального происхождения) при очень низких температурах и разных давлениях.
Хорошо организованные экспедиции позволят изучать оптические свойства растений в самых разнообразных климатах земного шара от высоких гор и Арктики до влажных и сухих тропических стран.
Большое содействие смогут оказать нам ученые Китайской Народной Республики. На высокогорьях Тибета климат гораздо ближе к марсианскому, чем даже у нас на Памире, а на юго-востоке Китая природа уже тропическая.
На встрече советских астрономов с делегацией китайских ученых в Пулковской обсерватории 27 марта 1953 года ботаники Китая заинтересовались проблемами астробиологии и изъявили желание начать наблюдения цвета тибетских растений.
Детальное изучение «оптической приспособляемости» к суровым климатическим условиям помогут нашей агротехнике в выведении морозоустойчивых и засухоустойчивых видов растений, в продвижении культур на север и в места с засушливым климатом. Тесная связь астробиологии с астрономией, физикой, химией, биологией объединит усилия исследователей. Все это даст науке единый комплекс знаний о жизни на Земле и других планетах.
А в будущем, когда советская наука и техника дадут сверхмощные приборы для наблюдения, перед астробиологией откроются поистине неограниченные возможности. Человечеству будут доступны тайны жизни на других планетах. Изучение жизни на Земле и на других планетах сольется воедино.
ВЕЗДЕСУЩАЯ ЖИЗНЬ
(Пояснительный текст к «Таблице жизни»
Бесконечно разнообразны жизненные формы, неисчерпаема их приспособляемость к условиям внешней среды.
Академик В. И. Вернадский в книге «Биосфера» впервые поставил вопрос о границах биосферы — об области существования жизни. Где же проходят эти границы?
При определении границ жизни надо различать две формы жизни — активную, когда живые организмы находятся в состоянии энергичного обмена веществ с окружающей средой, могут размножаться, и пассивную, когда живые организмы находятся в состоянии скрытой жизни — в виде семян, спор, в состоянии анабиоза. Безусловно, зона пассивной жизни значительно шире зоны активной жизни.
