Воображаемая жизнь. Путешествие в поисках разумных инопланетян, ледяных существ и супергравитационных животных

Нам известно много веществ, молекулы которых содержат цепочки, составленные из кремния и кислорода, а не кремния в чистом виде: например, водонепроницаемые герметики. Используя бактерии, обнаруженные в горячих источниках Исландии, ученые Калифорнийского технологического института недавно синтезировали молекулы с прямыми углеродно‐кремниевыми связями. И, хотя главная цель получения подобных молекул состоит в том, чтобы использовать их в качестве ферментов для создания широкого спектра промышленных материалов, само их существование позволяет предположить, что в других мирах могли бы развиться формы жизни на основе сочетаний углерода и кремния.

Ученые время от времени рассматривают возможность замещения в живых организмах углерода какими‐либо еще элементами помимо кремния. Как мы уже видели, при этом стоящая перед ними задача заключается в том, чтобы найти элемент, во‐первых, более или менее распространенный и, во‐вторых, способный образовывать длинные молекулярные цепочки. Один из элементов, удовлетворяющий этим критериям, – сера, расположенная в периодической таблице прямо под кислородом. Сера далеко не так широко распространена, как углерод или кремний, но все же попадает в первую десятку наиболее распространенных элементов в нашей Галактике. Она также способна образовывать линейные молекулярные цепочки, хотя, по‐видимому, и не настолько сложные, как разветвленные структуры, свойственные органическим молекулам на Земле.

Наиболее заметные концентрации серы в Солнечной системе находятся на спутнике Юпитера Ио (той самой луне, что похожа на пиццу пепперони). Ио – ближайший к Юпитеру из четырех его крупнейших спутников, «галилеевых лун»; остальные – Европа, Ганимед и Каллисто. Гравитационные силы, действующие между этими лунами, порождают в их недрах огромные количества тепла. В результате Ио отличается наиболее высокой вулканической активностью во всей Солнечной системе – ее вулканы выбрасывают вещество на сотни миль вверх, в атмосферу. Пестрая окраска поверхности Ио в основном объясняется именно огромными количествами серы, выброшенной на поверхность при извержениях вулканов: чистой серой в нескольких из ее многочисленных форм.

Обычно атомы серы объединяются в группы, насчитывающие от 6 до 20 атомов; наиболее распространена структура в форме короны, состоящая из 8 атомов. В том, что атомы одного элемента собираются в молекулы различной конфигурации, нет ничего необычного: к примеру, и алмаз, и графитовый стержень карандаша представляют собой молекулы чистого углерода, но с разным расположением связей между атомами. Когда молекулы, состоящие из одного и того же вида атомов, имеют различные конфигурации, они называются аллотропными. Большое число аллотропов серы, которое мы видим, например, на Ио, заставляет предположить возможность жизни на основе серы – ее аллотропы отличаются огромным разнообразием форм. Однако на настоящий момент нам не известно ни одной работы, где это предположение рассматривалось бы со всей строгостью научного исследования.

Мы могли бы еще долго продолжать это обсуждение, пройдясь по всей периодической таблице, но чем дальше мы уходим от углерода, тем более слабыми становятся наши доводы. Поэтому нам кажется, что лучше всего оставаться сторонниками углеродного шовинизма, не исключая при этом полностью возможности развития случайных редких форм жизни на основе других химических элементов.

Чем заменить воду

Быть «водным шовинистом» во многих отношениях еще проще, чем шовинистом углеродным. У воды есть множество свойств, которые делают ее средой, крайне благоприятной для поддержания жизни, и соперников в этом отношении у нее немного. Давайте же поговорим о некоторых из них.

Прежде всего, для того чтобы нагреть воду, требуется много энергии. На языке физиков мы говорим, что у воды большая удельная теплоемкость. Поэтому тела, состоящие преимущественно из воды, относительно легко сохраняют постоянную температуру – для живых организмов это будет явным преимуществом.

Кроме того, у воды есть еще одно довольно необычное свойство: плотность ее твердой формы (льда) меньше, чем плотность жидкой формы. Почти у всех остальных веществ дело обстоит ровно наоборот. Это значит, что, когда вода начинает замерзать, лед всплывает, а не тонет. Поэтому когда речь заходит о больших объемах воды, лед, как правило, образует теплоизолирующий слой и вода под ним остается жидкой – еще одно очевидное преимущество для живых организмов. Если бы лед был плотнее жидкой воды, он опускался бы на дно сразу после формирования, и озеро или океан промерзали бы на всю глубину. И это, как минимум, создало бы некоторое неудобство для водных форм жизни.