Границы биосферы и жизнь на других мирах

То обстоятельство, что существование жизни обусловливается возможностью воды пребывать в жидком состоянии, приводит к вполне определенной оценке абсолютного температурного предела для жизнедеятельности организмов. Действительно, в качестве такого предела можно принять критическую температуру жидкой воды, равную около 730 К (около 460°С). При этом значении температуры (и конечно, и при более высоких значениях) вода при любом давлении не в состоянии перейти из газообразного состояния в жидкое.

Кроме того, как было показано в предыдущем разделе, температурный предел для жизнедеятельности организмов существует и при более низких давлениях, вплоть до самого высокого вакуума. Например, исследования показали, что даже в космическом вакууме нагрев до температуры порядка 400 К (около 120°С) катастрофически воздействует на любой живой организм. Наличие же температурного предела жизни неразрывно связано с такими проблемами, как определение границ биосферы, возможность жизни на других мирах и реальность (вернее, невозможность) радиопанспермии.

Понятие биосферы впервые было введено в научный обиход академиком В. И. Вернадским и в принципе означает сферический слой вблизи поверхности Земли, где еще возможно существование жизни. Однако, хотя вопросы, связанные с земной биосферой, уже давно обсуждаются в научной литературе, тем не менее все еще остается открытым вопрос о конкретных верхней и нижней границах биосферы. С другой стороны, наличие температурного предела жизнедеятельности организмов четко устанавливает по крайней мере теоретические пределы этих границ.

Действительно, расчеты показывают, что верхняя граница биосферы Земли должна пролегать в стратосфере, где-то на высотах менее 100 км от земной поверхности. Именно здесь все попавшие сюда (с поверхности Земли или из космоса) живые организмы нагреваются в прямых лучах Солнца до температуры порядка 400 К (около 120°С) в условиях космического вакуума. Как мы знаем, живые клетки в этих условиях попросту взрываются под действием внутриклеточного давления. Руководствуясь результатами ракетных экспериментов, С. В. Лысенко указывает более конкретную границу «биосферы Земли — около 85 км над земной поверхностью.

Что же касается нижней границы биосферы, то согласно расчетам она должна проходить на глубине около 25 км под поверхностью Земли. С увеличением глубины быстро возрастает литостатическое давление, и именно на глубине около 25 км достигается критическая температура для жидкой воды. Как известно, в районе Кольского полуострова производится сейчас сверхглубокое бурение, и там уже достигнута глубина около 12 км, где температура оказалась равной около 470 К (около 200°С). Надо сказать, что на глубине около 10,5 км здесь были открыты источники горячей жидкой минеральной воды.

При сверхглубоком бурении на Кольском полуострове еще не проводилось специальных микробиологических исследований, хотя микробиологические останки и были обнаружены на глубинах около 7 км. Однако живые микроорганизмы доподлинно были выявлены в других буровых скважинах вплоть до глубины 4 км.

Проблему существования жизни на других мирах можно также связать с проблемой существования воды в жидком состоянии. Так, например, никакой жизни не может быть на поверхности Венеры, где температура превышает критическое значение для жидкой воды, но жизнь вполне допустима даже на Титане, спутнике Сатурна. Как ни странно, используемый критерий не противоречит даже возможному существованию живых организмов в межзвездном пространстве вдали от звезд.

В 1985 г. в английском журнале «Нейчур» («Природа») появилась статья нидерландских ученых Б. Вебера и Дж. Гринберга, которая называлась «Смогут ли споры выжить в межзвездной среде?». Естественно, в своей статье ученые отвечают на этот вопрос положительно. Еще далее пошли Ф. Хойл и Ч. Викрамасик, которые сделали неожиданное предположение, что часть межзвездных пылинок на самом деле представляет собой бактерии, вирусы и даже водоросли (!). Вообще-то говоря, характерные для межзвездной среды тепловакуумные условия не противоречат выживанию живых организмов в космическом вакууме межзвездного пространства, поскольку температура вдали от звезд достаточно для этого низкая.

Правда, надо сказать, что все эти научные спекуляции имеют определенную цель — возродить идеи радиопанспермии. На состоявшемся недавно в Москве XXXIV Всемирном геологическом конгрессе Дж. Гринберг продемонстрировал результаты своих экспериментов, в ходе которых моделировались условия межзвездной среды. Полученные результаты якобы свидетельствуют о том, что в этих условиях микроорганизмы и споры могли сохранять свою жизнеспособность в течение нескольких сотен тысяч и даже миллионов лет, когда под действием давления излучения (света звезды) они мигрируют от одной звездной системы в другую. Нидерландский ученый предусмотрел также то обстоятельство, что от воздействия жесткой радиации спору могло бы спасти ее ледяное покрытие (температуры в межзвездном пространстве очень низки).

Однако все эти попытки возродить идеи радиопанспермии и объяснить ими происхождение жизни на Земле совершенно несостоятельны, поскольку в них полностью игнорируются локальные воздействия тепловакуумных условий вблизи звезд (планет). Вопрос, поставленный в заголовок статьи Б. Вебера и Дж. Гринберга, на самом деле является беспредметным, поскольку тут же возникают другие вопросы: «Смогут ли споры попасть в межзвездную среду живыми?» и «Смогут ли споры из межзвездного пространства живыми попасть на поверхность Земли?».

Сам читатель, основываясь на положениях, изложенных в этой брошюре, сможет ответить на оба этих вопроса отрицательно. Действительно, никакие живые организмы не смогут проникнуть за пределы биосферы и не в состоянии выжить в условиях космического вакуума при высоких температурах прямого солнечного излучения в окрестностях Земли. Кстати, космический вакуум играет роковую роль и в судьбе «ледяного панциря» спор, вызывая быструю сублимацию льда и обнажая спору перед губительными потоками жесткой радиации.

Таким образом, процесс зарождения жизни на Земле никоим образом не может обусловливаться радиопанспермией и полностью определяется соответствующими условиями на нашей планете. Правда, при этом не исключается возможность попадания различных органических соединений из космоса на поверхность Земли, но это уже никак не связано с идеями радиопанспермии -попаданием живых организмов из космического вакуума на нашу планету.

Прошло уже около трех десятилетий, когда в своей практической деятельности человечество столкнулось с интересным и грозным явлением — космическим вакуумом. Интересным и полезным, поскольку космическое пространство практически представляет собой «бесплатную» гигантскую вакуумную установку; грозным, поскольку существующие в нем тепловакуумные условия; не только губительны для всего живого (от микроорганизмов до космонавтов), но и в большинстве случаев отрицательно воздействуют на материалы и работу систем космических аппаратов.

Все мы находимся под большим впечатлением от катастрофы американского корабля «Челленджер», повлекшей за собой человеческие жертвы. Хотя расследование причин трагедии на мысе Канаверал еще продолжается, однако сотрудники НАСА в качестве одной из возможных ее причин считают выход из строя одной из резиновых уплотнительных прокладок твердотопливного» ускорителя. Эта причина выдвигается как одна из возможных, но она имеет непосредственное отношение к нашей теме — воздействию космического вакуума на материалы космических аппаратов.

Данное обстоятельство еще раз подчеркивает серьезность этого вопроса и необходимость различных исследований по моделированию воздействий космического вакуума в земных лабораториях. Однако освоение космического пространства в дальнейшем потребует не только учета отрицательных воздействий космического вакуума на материалы, узлы и элементы космического аппарата. Безусловно, будет расширяться активное использование условий космического вакуума для практических нужд.

Ранее уже говорилось о возможностях использования космического вакуума в качестве своеобразного «насоса» для откачки камер или «компрессора» при формировании надувных и вспенивающихся конструкций, для управления положением и стабилизации космических аппаратов с помощью диффузионных и сублимационных процессов. Однако круг практических задач, решаемых с помощью использования условий космического вакуума, несомненно, будет расширен.