Мозг Брока. О науке, космосе и человеке

Местность может быть слишком жаркой или слишком холодной для жизни. Если температура очень высокая – скажем, несколько тысяч градусов по шкале Цельсия, – тогда молекулы, из которых состоит организм, распадутся на части. Поэтому Солнце как среда обитания традиционно исключается. С другой стороны, если температура слишком низкая, тогда метаболизм – химические реакции, обеспечивающие жизнедеятельность организма, – будет протекать слишком медленно. По этой причине холодные просторы Плутона тоже традиционно исключаются как среда обитания. Однако могут существовать химические реакции, которые проходят на приемлемой скорости при низкой температуре, но которые невозможно исследовать здесь, на Земле, поскольку химики не любят работать в лабораториях при температуре –230 °С. Мы не должны подходить к этому вопросу с пренебрежением.

Огромные внешние планеты Солнечной системы, такие как Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, иногда исключают из биологических исследований из-за того, что температура на них очень низкая. Но это температура верхних слоев облаков. В более низких слоях атмосферы таких планет, так же как в атмосфере Земли, условия гораздо мягче. И эти слои, судя по всему, содержат органические молекулы. Их нельзя исключать ни в коем случае.

Хотя мы, люди, наслаждаемся кислородом, он едва ли является необходимым условием существования, поскольку для многих организмов он ядовит. Если бы в нашей атмосфере не было тонкого защитного озонового слоя, который образовался под действием солнечного света из кислорода, Землю быстро бы выжег ультрафиолет, исходящий от Солнца. Но на других планетах могут существовать защитные слои от ультрафиолета или биологические молекулы, устойчивые к излучению ближнего ультрафиолетового диапазона. Такие рассуждения только подчеркивают недостаток наших знаний.

Важное различие между планетами нашей Солнечной системы заключается в толщине их атмосферы. При полном отсутствии атмосферы очень сложно представить жизнь. Мы считаем, что, как и на Земле, источником жизни на других планетах должен быть солнечный свет. На нашей планете растения поглощают солнечный свет, а животные питаются растениями. Если бы все живые существа на Земле (после какой-нибудь невообразимой катастрофы) были вынуждены обитать под землей, жизнь прекратилась бы, как только исчерпались запасы еды. Растения, основа жизни на любой планете, должны видеть Солнце. Но если у планеты нет атмосферы, не только ультрафиолетовое излучение, но и рентгеновские лучи, и гамма-лучи, и заряженные частицы солнечного ветра будут беспрепятственно попадать на поверхность планеты и выжигать растения.

Более того, атмосфера необходима для обмена веществами, чтобы не израсходовались все основные органические молекулы. На Земле, например, зеленые растения выделяют кислород – продукт своей жизнедеятельности – в атмосферу. Многие животные, дышащие, как люди, вдыхают кислород и выдыхают углекислый газ, которые растения, в свою очередь, поглощают. Без этого умного (и с таким трудом сформировавшегося) равновесия между растениями и животными мы бы быстро израсходовали кислород или углекислый газ. По этим двум причинам – защита от излучения и обмен молекулами – видимо, атмосфера необходима для жизни.

Некоторые из планет в нашей Солнечной системе имеют очень небольшую плотность атмосферы. Например, у поверхности Луны атмосферное давление в миллион миллионов раз меньше давления на Земле. Астронавты «Аполлона» исследовали шесть мест на видимой стороне Луны. Они не нашли ни структур с тяжелой вершиной, ни скопления животных. Почти четыре сотни килограммов образцов были привезены с Луны и тщательно изучены в земных лабораториях. В них не оказалось микроорганизмов, почти никаких органических соединений и даже воды. Мы ожидали, что Луна безжизненна, и, видимо, так и есть. Меркурий, ближайшая к Солнцу планета, напоминает Луну. Его атмосфера чрезвычайно тонкая и не должна поддерживать жизнь. Во внешней Солнечной системе много больших спутников размером с Меркурий или нашу собственную Луну, состоящих из смеси камня (как Луна и Меркурий) и льда. В эту категорию попадает Ио, второй спутник Юпитера. Его поверхность, видимо, покрыта чем-то вроде красноватых отложений солей. Мы очень мало об этом знаем. Но из-за очень низкого атмосферного давления мы считаем, что на нем нет жизни.

Еще существуют планеты с атмосферами средней плотности. Земля – самый знакомый пример. Здесь жизнь играла главную роль в определении состава атмосферы. Кислород, конечно, производится зелеными растениями в процессе фотосинтеза, но даже азот, как считается, производится бактериями. В совокупности кислород и азот составляют 99 % нашей атмосферы, и они, очевидно, в огромных масштабах перерабатываются на нашей планете живыми организмами.