Жизнь во Вселенной может принимать самые причудливые формы, выходящие далеко за рамки привычной нам биологии. Популяризатор науки и футуролог Айзек Артур в своём обзоре анализирует гипотетические биохимии, основанные на кремнии и других элементах, а также рассматривает возможности существования организмов, черпающих энергию из радиации, молний или тепла недр.
🧬 Почему углерод — лидер эволюционной гонки 0:00
Хотя человечество привыкло представлять инопланетян похожими на нас, учёные давно допускают существование жизни на иной химической основе. Однако, по мнению Айзека Артура, углеродная жизнь, использующая воду в качестве растворителя и солнечный свет в качестве источника энергии, остаётся наиболее вероятным вариантом во Вселенной . Комбинация солнечного света, углеродных соединений и воды идеально подходит для создания сложных самовоспроизводящихся структур. Планеты на подходящем расстоянии от звёзд обычно богаты именно этими ингредиентами .
Тем не менее масштаб Вселенной заставляет учитывать даже самые ничтожные вероятности:
- В наблюдаемой Вселенной насчитывается около 10^21 звёзд .
- Если некое событие (например, возникновение кремниевой жизни) происходит лишь в одной планетной системе из квадриллиона, оно всё равно должно было случиться около миллиона раз только в видимых нами галактиках .
- Отсутствие других примеров жизни, кроме земной, делает любые статистические оценки крайне неточными .
Автор считает, что жизнь стремится возникнуть в любом месте, где есть достаточный поток энергии и «суп» из подходящих компонентов .
💎 Кремний вместо углерода: возможности и ограничения 2:46
Кремний часто рассматривается как главный конкурент углерода, так как он находится прямо под ним в периодической таблице и также обладает четырьмя валентными электронами, позволяющими формировать сложные молекулы . Однако, как отмечает ведущий, кремний — более крупный и тяжёлый атом, и его химические связи имеют иные свойства .
Ключевые отличия кремниевой химии:
- Аналоги газов: Углекислый газ (CO2) при нормальных условиях является газом, тогда как его аналог, диоксид кремния (SiO2), превращается в газ только при температуре выше 2700°C (5000°F). В обычных условиях это твердый кристалл — кварц .
- Энергозатратность: Создание сложных динамичных структур из кремния требует больше энергии, чем из углерода. Артур предполагает, что даже там, где кремния больше, природа предпочтёт «дешёвый» в эксплуатации углерод .
- Температурная устойчивость: Кремниевые соединения могут выдерживать экстремальную жару, характерную для планет типа Меркурия или окрестностей геотермальных источников .
Интересный факт: в земной коре кремния в сотни раз больше, чем углерода, хотя во Вселенной углерод встречается в 7 раз чаще . Это связано с тем, что на этапе формирования планеты кремний остаётся на поверхности, а углерод связывается с железом и оседает в ядре .
🧪 Альтернативные растворители: жизнь в кислоте и метане 9:12
Вода считается универсальным растворителем, но она остаётся жидкой в узком диапазоне температур. Для миров с другими условиями Айзек Артур предлагает рассмотреть иные среды:
- Серная кислота: Присутствует в атмосфере Венеры и теоретически может служить средой для жизни .
- Сверхкритический углекислый газ или водород: Могут существовать в недрах газовых гигантов или «суперземель» .
- Сероводород (H2S): Химический аналог воды, который может быть в избытке на вулканических мирах, таких как спутник Юпитера Ио .
- Жидкий метан и этан: Характерны для холодного Титана (спутник Сатурна). Жизнь там может использовать акрилонитрил для построения клеточных структур .
- Фтороводород: Ведущий иронично замечает, что такая жизнь могла бы состоять из чего-то похожего на парафиновый воск, напоминая «восковых кукол» .
Автор подчёркивает, что для возникновения жизни растворитель не обязан быть «идеальным», ему достаточно лишь растворять ключевые элементы конкретной биохимии .
⚡ Экзотические источники энергии и «атомная экология» 15:29
Жизнь не обязана зависеть от фотосинтеза. Артур рассматривает сценарии, где организмы используют прямую электрическую энергию или радиацию:
- Электрическая жизнь: На мирах, терзаемых постоянными штормами, могут возникнуть природные полупроводниковые кристаллы, работающие как «естественные компьютеры» или солнечные панели .
- Гамматрофы: По аналогии с грибками, найденными в Чернобыле, инопланетная жизнь может питаться жёстким излучением .
- Ядерные батарейки: Теоретически возможна жизнь, использующая распад радиоизотопов, таких как углерод-14. Автор описывает концепцию «алмазных батарей», которые могли бы формироваться естественным путём под огромным давлением .
- Приливные силы: Жизнь в подлёдных океанах Европы (спутник Юпитера) может подпитываться энергией гравитационного трения, а не светом звезды .
⏳ Вопрос масштаба: «быстрая» и «медленная» жизнь 19:03
Одним из самых интригующих аспектов неорганической жизни является её восприятие времени. По мнению ведущего, мы не можем ожидать, что биологические процессы чужаков будут идти в нашем ритме .
- Ультрамедленная жизнь: В сверххолодных озерах жидкого водорода химические реакции могут протекать в сотни раз медленнее, чем на Земле. Для таких существ разговор с человеком может показаться «внезапным взрывом», а межзвёздные перелёты длиною в тысячи лет — краткой прогулкой .
- Ультрабыстрая жизнь: В романе Роберта Форварда «Яйцо дракона» (Dragon's Egg) описана жизнь на нейтронной звезде, где процессы идут на ядерном уровне . Такие существа могут прожить целые эпохи за минуты нашего времени. Это, по мнению Артура, объясняет отсутствие сигналов: их цивилизации могут возникать и исчезать слишком быстро для нашего обнаружения .
В завершение Айзек Артур высказывает предположение, что первую не-углеродную жизнь мы можем не встретить в космосе, а создать сами в земных лабораториях . Искусственный интеллект на кремниевых чипах уже сегодня можно в каком-то смысле назвать «кремниевой жизнью», хотя и созданной искусственно .
