Какие физические, химические и физиологические границы внеземной жизни?

Какие физические, химические и физиологические границы внеземной жизни?

Астробиолог Дирк Шульце-Макуш недавно опубликовал в журнале Life весьма интригующую статью, в которой он исследует возможности и пределы внеземных форм жизни. В частности, он рассматривает два потенциальных вида из двух уникальных планетарных ниш: существа с марсоподобных планет, которые питаются, используя растворитель на основе перекиси водорода и существа с космических объектов вроде Титана, которые используют жидкие углеводородные растворяющие вещества.

Если предположить, что формы жизни должны быть достаточно энергичными, чтобы сохранятся и размножаться, но недостаточно энергичными, чтобы разрушать себя в процессе, то обобщенный цикл, состоящий из движения ионов через отдельные проницаемые клеточные мембраны, изменяя их электрохимический потенциал, будет достаточно универсальным. Этот так называемый «хемиосмос» является основой «энергетических станций» практически всей земной жизни – от бактерий до митохондрий и фотосинтезирующих хлоропластов многоклеточных организмов. «Пределами» жизни в таком случае станут крайние значения, при которых не бездействующие существа смогут продолжать усваивать и производить энергию.

Чтобы прояснить эту обобщенную концепцию, рассмотрим пример инженера, которому поручено сделать реактивную турбину мощнее, основываясь на том же базовом термодинамическом цикле. Используя различные приемы (настройку прохождения воздуха, магнитные подшипники или лазерное зажигание) и более надежные материалы, можно сделать цикл Брайтона более эффективным. Например, запустив его в более высоком температурном режиме. Таким образом, возникает вопрос, существует ли фундаментальный силовой цикл – платоническая форма жизни во Вселенной, которая не зависит от окружающей среды – и как распознать её в совершенно разных условиях?

Подобно эволюции реактивных двигателей, жизнь развивалась (по крайней мере, на Земле) и находила новые способы и материалы, чтобы сделать энергетическую функцию более эффективной. Если рассматривать жизнь на спутнике, вроде Титана, Дирк Шульце-Макуш отмечает, что, так как его поверхность покрыта неполярными жидкостями, такими как метан и этан, вместо полярного водяного растворителя, биохимия жизни, вероятно, будет инвертирована: клетки будут формировать неполярные головные группы относительно растворителю, в котором они находятся, и их собственному внутреннему растворителю.

Какие физические, химические и физиологические границы внеземной жизни?

Ранее обсуждалась возможность существ с противоположной топологией мембран из акрилонитрила выживать в ультрахолодных метановых морях Титана. Теория Шульце-Макуша в свою очередь предусматривает мембраны, созданные из Силанов, которые могут быть  синтезированные с помощью так называемых реакция серпентинизации, аналогичных тем, что синтезировали первые протоструктуры с энергетическими градиентами в земной эволюции. Но это только начало жизни на Титане. Другие радости, такие как метаболизм на основе синильной кислоты, потенциально могут присутствовать в большом количестве. Ацетилен производится в стратосфере Титана за счет УФ-излучения. Впоследствии он конденсируется и падает на поверхность, доставляя энергетические продукты и строительный материал.

Что касается марсоподобных геосфер, здесь можно представить еще более фантастические формы. Огромные жуки, питающиеся растворами на основе перекиси водорода, смогут подниматься на высоту 300 метров в условиях более низкой гравитации. Если цитоплазма организмов будет состоять из перекиси водорода, это даст им невероятные возможности. Последние данные спускаемого аппарата «Викинг» навели нескольких исследователей на мысль, что такая «пероксиплазма» может быть в порядке вещей в условиях, подобных Марсу. 

Цитоплазма из воды и перекиси водорода была бы идеальным решением в холодных и сухих кондициях планеты. Это растворитель с низкой точкой замерзания, источник кислорода, энергии и гигроскопичности (способность поглощать водяные пары из воздуха) в одном флаконе. Последнее было бы особенно важно в поиске редких запасов воды в атмосфере: земные организмы делают это с помощью гироскопических кристаллов соли. В качестве окончания Дирк приводит ряд реакций, в которых водорода может быть получена непосредственно в процессе фотосинтеза.

 

Источник: ExtremeTech

Система Orphus
comments powered by Disqus
 
Top