Реферат
на тему:Одиноки ли мы во Вселенной ?
ученика 11бкласса Полякова Виктора.
Для эволюции живых организмов от простейших форм(вирусы, бактерии) к разумным существам необходимы огромные интервалы времени таккак “движущей силой” такого отбора являются мутации и естественный отбор — процессы, носящие случайный характер. Именно через большое количество случайныхпроцессов реализуется закономерное развитие от низших форм жизни к высшим. Напримере нашей планеты Земли мы знаем, что этот интервал времени, по-видимому,превосходит миллиард лет. Поэтому только на планетах, обращающихся вокруг достаточностарых звёзд, мы можем ожидать присутствия высокоорганизованных живых существ.При современном состоянии астрономии мы можем только говорить об аргументах впользу гипотезы о множественности планетных систем и возможности возникновенияна них жизни. Строгим доказательством этих важнейших утверждений астрономияпока не располагает. Для того, чтобы говорить о жизни, надо по крайней мересчитать, что достаточно старые звёзды имеют планетные системы. Для развитияжизни на планете необходимо, чтобы выполнялся рад условий общего характера. Исовершенно очевидно, что далеко не на каждой планете может возникнуть жизнь.
Мы можем себе представить вокруг каждой звезды,имеющей планетную систему, зону, где температурные условия не исключаютвозможности развития жизни. Вряд ли она возможна на планетах вроде Меркурия,температура освещённой Солнцем части которого выше температуры плавлениясвинца, или вроде Нептуна, температура поверхности которого -200°C. Нельзя,однако, недооценивать огромнуюприспособляемость живых организмов к неблагоприятным условиям внешней среды. Следует еще заметить, что дляжизнедеятельности живых организмов значительно “опаснее” очень высокиетемпературы, чем низкие, так как простейшие виды вирусов и бактерий могут, какизвестно, находится в состоянии анабиоза при температуре, близкой к абсолютномунулю.
Кроме того, необходимо, чтобы излучение звезды напротяжении многих сот миллионов и даже миллиардов лет оставалось приблизительнопостоянным. Например, обширный класс переменныхзвёзд, светимости которых сильно меняются со временем (часто периодически),должен быть исключён из рассмотрения. Однако большинство звёзд излучает судивительным постоянством. Например, согласно геологическим данным, светимостьнашего Солнца за последние несколько миллиардов лет оставалась постоянной сточностью до нескольких десятков процентов.
Чтобы на планете могла появится жизнь, её масса недолжна быть слишком маленькой. С другой стороны слишком большая масса тожеявляется неблагоприятным фактором, на таких планетах невелика вероятностьобразования твёрдой поверхности невелика, они обычно представляют из себягазовые шары с быстро растущей к центру плотностью (например Юпитер и Сатурн).Так или иначе, массы планет, пригодных для развития жизни, должны бытьограничены как сверху, так и снизу. По-видимому, нижняя граница возможностеймассы такой планеты близка к нескольким сотым массы Земли, а верхняя в десяткираз превосходит земную. Очень большое значение имеет химический составповерхности и атмосферы. Как видно,пределы параметров планет, пригодных для жизни, достаточно широки.
Для изучения жизни нужно прежде всего определитьпонятие “живое вещество”. Этот вопрос является далеко не простым. Многиеученые, например, определяют живое вещество как сложные белковые тела,обладающие упорядоченным обменом веществ. Такой точки зрения придерживался, вчастности, академик А.И.Опарин, много занимавшийся проблемой происхожденияжизни на Земле. Конечно, обмен веществ есть существеннейший атрибут жизни,однако вопрос о том, можно ли сводить сущность жизни прежде всего к обменувеществ, является спорным. Ведь и в мире неживого, например у некоторыхрастворов, наблюдается обмен веществ в его простейших формах. Вопрос обопределении понятия “жизнь” стоит очень остро, когда мы обсуждаем возможностижизни на других планетных системах.
В настоящее время жизнь определяется не черезвнутреннее строение и вещества, которые её присущи, а через её функции: “управляющая система”, включающая в себямеханизм передачи наследственной информации, обеспечивающей сохранностьпоследующим поколениям. Тем самым благодаря неизбежным помехам при передачетакой информации наш молекулярный комплекс (организм) способен к мутациям, аследовательно к эволюции.
Возникновению живого вещества на Земле (и, как можносудить по аналогии, на других планетах) предшествовала довольно длительная исложная эволюция химического состава атмосферы, в конечном итоге приведшая кобразованию ряда органических молекул. Эти молекулы впоследствии послужили какбы “кирпичиками” для образования живоговещества.
По современным данным планеты образуются изпервичного газово-пылевого облака, химический состав которого аналогиченхимическому составу Солнца и звёзд, первоначальная их атмосфера состояла восновном из простейших соединений водорода — наиболее распространённогоэлемента в космосе. Больше всего было молекул водорода, аммиака, воды и метана.Кроме того первичная атмосфера должна была быть богата инертными газами — прежде всего гелием и неоном. В настоящее время благородных газов на Земле малотак как они в своё время диссипировали (улетучились) в межпланетноепространство, как и многие водородсодержащие соединения.
Однако, по видимому, решающую роль в установлениисостава земной атмосферы сыграл фотосинтез растений, при котором выделяетсякислород. Не исключено, что некоторое, а может быть даже существенное,количество органических веществ было принесено на Землю при падениях метеоритови, возможно, даже комет. Некоторые метеориты довольно богаты органическимисоединениями. Подсчитано, что за 2 млрд. лет метеориты могли принести на Землюот 108 до 1012 тонн таких веществ. Также органическиесоединения могут в небольших количествах возникать в результате вулканическойдеятельности, ударов метеоритов, молний, из-за радиоактивного распада некоторыхэлементов.
Имеются довольно надёжные геологические данные,указывающие на то, что уже 3.5 млрд. лет назад земная атмосфера была богатакислородом. С другой стороны возраст земной коры оценивается геологами в 4.5млрд. лет. Жизнь должна была возникнуть на Земле до того, как атмосфера сталабогата кислородом, так как последний в основном является продуктом жизнедеятельностирастений. Согласно недавней оценкеамериканского специалиста по планетной астрономии Сагана, жизнь на Землевозникла 4.0-4.4 млрд. лет назад.
Механизм усложнения строения органических веществ ипоявление у них свойств, присущих живому веществу, в настоящее время ещёнедостаточно изучен, хотя в последнее время наблюдаются большие успехи в этойобласти биологии. Но уже сейчас ясно, что подобные процессы длятся в течениемиллиардов лет.
Любая сколь угодно сложная комбинация аминокислот идругих органических соединений — это ещё не живой организм. Можно, конечно,предположить, что при каких-то исключительных обстоятельствах где-то на Землевозникла некая “праДНК”, которая и послужила началом всему живому. Вряд ли,однако, это так, если гипотетическая “праДНК” была вполне подобна современной. Дело в том, что современная ДНК сама по себесовершенно беспомощна. Она может функционировать только при наличиибелков-ферментов. Думать, что чисто случайно, путём “перетряхивания” отдельныхбелков — многоатомных молекул, могла возникнуть такая сложнейшая машина, как“праДНК” и нужный для её функционирования комплекс белков-ферментов — этозначит верить в чудеса. Однако можно предположить, что молекулы ДНК и РНКпроизошли от более примитивной молекулы.
Для образовавшихся на планете первых примитивныхживых организмов высокие дозы радиации могут представлять смертельнуюопасность, так как мутации будут происходить так быстро, что естественный отборне поспеет за ними.
Заслуживает внимания ещё такой вопрос: почему жизньна Земле не возникает из неживого вещества в наше время? Объяснить это можнотолько тем, что ранее возникшая жизнь не даст возможность новому зарождениюжизни. Микроорганизмы и вирусы буквальносъедят уже первые ростки новой жизни. Нельзя полностью исключать и возможностьтого, что жизнь на Земле возникла случайно.
Существует ещё одно обстоятельство, на которое, можетбыть, стоит обратить внимание. Хорошо известно, что все “живые” белки состоятиз 22 аминокислот, между тем как всего аминокислот известно свыше 100. Несовсем понятно, чем эти кислоты отличаются от остальных своих “собратьев”. Нетли какой-нибудь глубокой связи между происхождением жизни и этим удивительнымявлением ?
Если жизнь на Земле возникла случайно, значит, жизньво Вселенной редчайшее (хотя, конечно, ни в коем случае не единичное) явление.Для данной планеты (как, например, наша Земля) возникновений особой формывысокоорганизованной материи, которую мы называем “жизнью”, являетсяслучайностью. Но в огромных просторах Вселенной возникающая таким образом жизньдолжна представлять собой закономерное явление.
Надо ещё раз отметить, что цетральная проблемавозникновения жизни на Земле — объяснение качественного скачка от “неживого” к“живому” — всё ещё далека от ясности. Недаром один из основоположниковсовременной молекулярной биологии профессор Крик на Бюраканском симпозиуме попроблеме внеземных цивилизаций в сентябре 1971 года сказал: “Мы не видим пути от первичного бульона доестественного отбора. Можно прийти к выводу, что происхождение жизни — чудо, ноэто свидетельствует только о нашем незнании”.
Волнующий вопрос о жизни на других планетах занимаетумы астрономов вот уже несколько столетий. Возможность самого существованияпланетных систем у других звёзд только сейчас становится предметом научныхисследований. Раньше же вопрос о жизни на других планетах был областью чистоумозрительных заключений. Между темМарс, Венера и другие планеты Солнечной системы уже давно известны какнесамосветящиеся твёрдые небесные тела, окружённые атмосферами. Давно сталоясно, что в общих чертах они напоминают Землю, а если так, почему бы на них небыть жизни, даже высокоорганизованной, и, кто знает, разумной ?
Вполне естественно считать, что физические условия,господствовавшие на только что образовавшихся из газово-пылевой среды планетахземной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс), были очень сходными, в частностиих первоначальные атмосферы были одинаковы.
Основными атомами, входящими в состав техмолекулярных комплексов, из которых образовалось живое вещество, являютсяводород, кислород, азот и углерод. Рольпоследнего особенно важна. Углерод — четырёхвалентный элемент. Поэтому толькоуглеродные соединения приводят к образованию длинных молекулярных цепей сбогатыми и изменчивыми боковыми ответвлениями. Именно к такому типу принадлежатразличные белковые молекулы. Часто заменителем углерода называют кремний.Кремний довольно обилен в космосе. В атмосферах звёзд его содержание лишь в 5-6раз меньше, чем углерода, то есть достаточно велико. Вряд ли, однако, кремнийможет играть роль “краеугольного камня” жизни. По некоторым причинам егосоединения не могут обеспечить такое большое разнообразие боковых ответвлений всложных молекулярных цепочках, как углеродные соединения. Между тем богатство исложность таких боковых ответвлений именно и обеспечивает огромное разнообразиесвойств белковых соединений, а также исключительную “информативность” ДНК, чтосовершенно необходимо для возникновения и развития жизни.
Важнейшим условием для зарождения жизни на планетеявляется наличие на её поверхности достаточно большого количества жидкой Среды.В такой среде находятся в растворённом состоянии органические соединения имогут создаваться благоприятные условия для синтеза на их основе сложныхмолекулярных комплексов. Кроме того, жидкая среда необходима только чтовозникшим живым организмам для защиты от губительного воздействияультрафиолетового излучения, которое на начальном этапе эволюции планеты можетсвободно проникать до её поверхности.
Можно ожидать, что такой жидкой оболочкой может бытьтолько вода и жидкий аммиак, многие соединения которого, кстати, по своейструктуре аналогичны органическим соединениям, благодаря чему в настоящее времярассматривается возможность возникновения жизни на аммиачной основе.Образование жидкого аммиака требует сравнительно низкой температуры поверхностипланеты. Вообще значение температуры первоначальной планеты для возникновенияна ней жизни весьма велико. Если температура достаточно высока, например выше100°C, а давление атмосферы не очень велико, на её поверхности не можетобразоваться водяная оболочка, не говоря уж об аммиачной. В таких условияхговорить о возможности возникновения жизни на планете не приходится.
Исходя из сказанного, мы можем ожидать, что условиядля возникновения в отдалённом прошлом жизни на Марсе и Венере могли быть,вообще говоря, благоприятными. Жидкой оболочкой могла быть только вода, а неаммиак, что следует из анализа физических условий на этих планетах в эпоху ихформирования. В настоящее время эти планеты достаточно хорошо изучены, и ничтоне указывает на присутствие даже простейших форм жизни ни на одной из планетсолнечной системы, не говоря уже о разумной жизни. Однако получить явныеуказания на наличие жизни на той или иной планете путём астрономическихнаблюдений очень трудно, особенно если речь идет о планете в другой звёзднойсистеме. Даже в самые мощные телескопы при наиболее благоприятных условияхнаблюдения размеры деталей, ещё различимых на поверхности Марса, равны 100 км.
До этого мы только определили самые общие условия,при которых во Вселенной может (не обязательно должна) возникнуть жизнь. Такаясложная форма материи, как жизнь, зависит от большого числа совершенно несвязанных между собой явлений. Но все эти рассуждения касаются толькопростейших форм жизни. Когда мыпереходим к возможности тех или иных проявлений разумной жизни во Вселенной, мысталкиваемся с очень большими трудностями.
Жизнь на какой-нибудь планетедолжна проделать огромную эволюцию, прежде чем стать разумной. Движущая силаэтой эволюции — способность организмов к мутациям и естественный отбор. Впроцессе такой эволюции организмы всё более и более усложняются, а их части — специализируются. Усложнение идёт как в качественном, так и в количественномнаправлении. Например у червя имеется всего около 1000 нервных клеток, а учеловека около десяти миллиардов. Развитие нервной системы существенноувеличивает способности организмов к адаптации, их пластичность. Эти свойствавысокоразвитых организмов являются необходимыми, но, конечно, недостаточнымидля возникновения разума. Последний можно определить как адаптацию организмовдля их сложного социального поведения. Возникновение разума должно бытьтеснейшим образом связано с коренным улучшением и усовершенствованием способовобмена информацией между отдельными особями. Поэтому для истории возникновения разумной жизни на Земле возникновениеязыка имело решающее значение. Можем ли мы, однако, такой процесс считатьуниверсальным для эволюции жизни во всех уголках Вселенной? Скорее всего — нет! Ведь в принципе при совершенно других условия средством обмена информациеймежду особями могли бы стать не продольные колебания атмосферы (илигидросферы), в которой живут эти особи, а нечто совершенно другое. Почему бы непредставить себе способ обмена информацией, основанный не на акустических эффектах,а, скажем, на оптических или магнитных? И вообще — так ли уж обязательно,чтобы жизнь на какой-нибудь планете в процессе её эволюции стала разумной ?
Между тем эта тема с незапамятных времён волновалачеловечество. Говоря о жизни во Вселенной, всегда, прежде всего, имели в видуразумную жизнь. Одиноки ли мы в безграничных просторах космоса? Философы иучёные с античных времён всегда были убеждены, что имеется множество миров, гдесуществует разумная жизнь. Никаких научно обоснованных аргументов в пользуэтого утверждения не приводилось. Рассуждения, по существу, велись по следующейсхеме: если на Земле — одной из планет Солнечной системы есть жизнь, то почемубы ей не быть на других планетах? Этот метод рассуждения, если его логическиразвивать, не так уж плох. И вообщестрашно себе представить, что из 1020 — 1022 планетныхсистем во Вселенной, в области радиусом в десяток миллиардов световых лет разумсуществует только на нашей крохотной планетке… Но может быть, разумная жизнь- чрезвычайно редкое явление. Может быть, например, что наша планета какобитель разумной жизни единственная в Галактике, причем далеко не во всех галактикахимеется разумная жизнь. Можно ли, вообще, считать работы о разумной жизни воВселенной научными? Вероятно, всё-таки, при современном уровне развитиятехники можно, и необходимо заниматься этой проблемой уже сейчас, тем более онаможет вдруг оказаться чрезвычайно важной для развития цивилизации...
Обнаружениелюбой жизни, особенно разумной представляет могло бы иметь огромное значение.Поэтому уже давно предпринимаются попытки обнаружить и установить контакт с другимицивилизациями. В 1974 году в США была запущена автоматическая межпланетнаястанция “Пионер-10”. Несколько лет спустя она покинула пределы солнечнойсистемы, выполнив различные научные задания. Есть ничтожно малая вероятностьтого, что когда-нибудь, через многие миллиарды лет, неведомые нам высокоцивилизованные инопланетные существа обнаружат “Пионер-10” и встретят его какпосланца чужого, неведомого нам, мира. На этот случай внутри станции заложенастальная пластинка с выгравиранными на ней рисунком и символами, которые даютминимальную информацию о нашей земной цивилизации. Это изображение составлено такимобразом, чтобы разумные существа, нашедшие его, смогли определить положениесолнечной системы в нашей Галактике, догадались бы о нашем виде и, возможно,намерениях. Но конечно внеземная цивилизация имеет гораздо больше шансовобнаружить нас на Земле, чем найти “Пионер-10”.
Вопросо возможности связи с другими мирами впервые анализировался Коккони и Моррисомв 1959 году. Они пришли к выводу что наиболее естественный и практическиосуществимый канал связи между какими-нибудь цивилизациями, разделённымимежзвёздными расстояниями, может быть установлен с помощью электромагнитныхволн. Очевидное преимущество такого типа связи — распространение сигнала смаксимально возможной в природе скоростью, равной скорости распространенияэлектромагнитных волн, и концентрация энергии в пределах сравнительно небольшихтелесных углов без сколько-нибудь значительного рассеяния. Главныминедостатками такого метода являются маленькая мощность принимаемого сигнала исильные помехи, возникающие из-за огромных расстояний и космических излучений.Сама природа подсказывает нам, что передачи должны идти на длине волны 21сантиметр (длина волны излучения свободного водорода), при этом потери энергиисигнала будут минимальны, а вероятность приёма сигнала внеземной цивилизациейгораздо больше, чем на случайно взятой длине волны. Вероятней всего, что иожидать сигналов из космоса мы должны на той-же волне.
Нодопустим, что мы обнаружили какой-то странный сигнал. Теперь мы должны перейтик следующему, довольно важному вопросу. Как распознать искусственную природусигнала? Скорее всего он должен быть модулирован, то есть его мощность современем должна регулярно меняться. На первых порах он должен, по видимому,быть достаточно простым. После того как сигнал будет принят (если, конечно, этослучиться), между цивилизациями будет установлена двухсторонняя радиосвязь, итогда можно начинать обмен более сложной информацией. Конечно не следует приэтом забывать, что ответы могут при этом быть получены не ранее, чем черезнесколько десятков или даже сотен лет. Однако исключительная важность иценность таких переговоров безусловно должна компенсировать их медленность.
Радионаблюденияза несколькими ближайшими звёздами уже несколько раз проводились в рамкахкрупного проекта “ОМЗА” в 1960 году и при помощи телескопа Национальной радиоастрономическойлаборатории США в 1971 году. Разработано большое количество дорогих проектовустановления контактов с другими цивилизациями, но они не финансируются, ареальных наблюдений пока проводилось очень мало.
Несмотряна очевидные преимущества космической радиосвязи, мы не должны упускать из видуи другие типы связи, так как заранее нельзя сказать с какими сигналами мы можемиметь дело. Во первых это оптическая связь, главный недостаток которой — оченьслабый уровень сигнала, ведь несмотря нато, что угол расхождения светового пучка удалось довести до 10-8рад., ширина его на расстоянии нескольких световых лет будет огромной. Такжесвязь может осуществляться в помощью автоматических зондов. По вполне понятнымпричинам этот вид связи землянам пока недоступен, и не станет доступным даже сначалом использования управляемых термоядерных реакций. При запуске такогозонда мы бы столкнулись с огромным количеством проблем, если даже считать времяего полёта к цели приемлемым. К тому же на расстоянии менее 100 световых лет отсолнечной системы уже имеется более 50000 звёзд. На какую из них посылать зонд?
Такимобразом установление прямого контакта с внеземной цивилизацией с нашей стороныпока невозможно. Но может быть нам стоит только подождать? Вот здесь нельзя неупомянуть об очень актуальной проблеме НЛО на Земле. Различных случаев“наблюдения” инопланетян и их активности уже замечено так много, что ни в коемслучае нельзя однозначно опровергать все эти данные. Можно только сказать чтомногие из них, как оказывалось со временем, являлись выдумкой или следствиемошибки. Но это уже тема других исследований.
Еслигде-то в космосе будет обнаружена какая-то форма жизни или цивилизация, то мысовершенно, даже приблизительно, не можем себе представить, как будут выглядетьеё представители и как они отреагируют на контакт с нами. А вдруг эта реакциябудет, с нашей точки зрения, отрицательной.Тогда хорошо если уровень развития внеземных существ ниже, чем наш. Но он можетоказаться и неизмеримо выше. Такой контакт, при нормальном к нам отношении состороны другой цивилизации, представляет наибольший интерес. Но об уровнеразвития инопланетян можно только догадываться, а об их строении нельзя сказатьвообще ничего.
Многиеучёные придерживаются мнения, что цивилизация не может развиваться дальшеопределённого предела, а потом она либо погибает, либо больше не развивается.Например немецкий астроном фон Хорнер назвал шесть причин, по его мнениюспособных ограничить длительность существования технически развитойцивилизации:
1) полное уничтожение всякой жизни на планете;
2) уничтожение только высокоорганизованныхсуществ;
3)физическое или духовное вырождение и вымирание;
4)потеря интереса к науке и технике;
5)недостаток энергии для развития очень высокоразвитой цивилизации;
6)время жизни неограниченно велико;
Последнюювозможность фон Хорнер считает совершенно невероятной. Далее, он считает, чтово втором и третьем случаях на той же самой планете может развиться ещё однацивилизация на основе (или на обломках) старой, причём время такого“возобновления” относительно невелико.
С5 по 11 сентября 1971 г. в Бюраканской астрофизической обсерватории в Армении состояласьпервая международная конференция по проблеме внеземных цивилизаций и связи с ними.На конференции присутствовали компетентные учёные, работающие в различныхобластях, имеющих отношение к рассматриваемой комплексной проблеме, — астрономы, физики, радиофизики, кибернетики, биологи, химики, археологи,лингвисты, антропологи, историки, социологи. Конференция была организованасовместно Академией наук СССР и Национальной Академией наук США с привлечениеучёных из других стран. На конференции детально обсуждались многие аспектыпроблемы внеземных цивилизаций. Подробному обсуждению были подвергнуты вопросымножественности планетных систем во Вселенной, происхождение жизни на Земле ивозможность возникновения жизни на других космических объектах, возникновение иэволюция разумной жизни, возникновение и развитие технологической цивилизации,проблемы поисков сигналов внеземных цивилизаций и следов их деятельности,проблемы установления связи с ними, а также возможные последствия установленияконтактов.
Литература:
1. Шкловский И.С. “Вселенная, жизнь,разум” 1976 г.
2. Зигель Ф.Ю. “Астрономия в еёразвитии” 1988 г.
3. Ефремов Ю.Н. “В глубинывселенной” 1984 г.
4. Гурштейн А.А. “Извечные тайны неба” 1991 г.