|
Может ли жизнь существовать в молекулярных облаках
|
|
|
|
Наши поиски жизни за пределами Земли все еще находятся в зачаточном состоянии. Мы сосредоточены на Марсе и, в меньшей степени, на океанских спутниках, таких как Европа Юпитера и Энцелад Сатурна. Должны ли мы расширить наш поиск, чтобы охватить более неожиданные места, такие как молекулярные облака? Идея о том, что жизнь может выжить на других мирах, таких как Марс или Европа, приобрела силу в последние несколько десятилетий. Ученые обнаружили, что земная жизнь сохраняется в некоторых экстремальных условиях: гидротермальных источниках, паковых льдах Антарктики, щелочных озерах и даже внутри ядерных реакторов. Параллельно с этими открытиями астрономы обнаружили в космосе химические строительные блоки жизни. Они обнаружили аминокислоты внутри метеоритов, органику в межзвездной среде (ISM) и полициклические ароматические углеводороды (PAHs) в молекулярных облаках. Открытие экстремофилов и строительных блоков жизни в космосе предполагает, что нам следует расширить масштабы наших поисков жизни. Должны ли молекулярные облака быть одной из наших целей?
|
|
|
|
Молекулярные облака — это массивные облака газа и пыли, из которых формируются звезды. Их называют молекулярными облаками, потому что они в основном состоят из молекулярного водорода, хотя могут содержать множество различных соединений. Хотя облака имеют нитевидную природу, они образуют скопления большей плотности, которые иногда становятся звездами. Может ли жизнь существовать в такой хрупкой среде? Один исследователь считает, что этот вопрос стоит изучить. В статье под названием «Возможности существования метаногенной и ацетогенной жизни в молекулярном облаке» китайский исследователь Лэй Фэн исследует идею о том, что жизнь зародилась в космосе как метаногены или ацетогены, бактерии, которые производят метан и уксусную кислоту в качестве побочных продуктов. По мнению Фэна, они могут быть предшественниками жизни на Земле. Доступ к статье можно получить на сервере препринтов arXiv. «Если метаногенная жизнь существует в предсолнечной туманности, то она может быть предком земной жизни, и уже есть некоторые предварительные [доказательства] нескольких исследований молекулярной биологии», — пишет Фэн. (Английский не является родным языком Фэна, но легко понять, к чему он клонит.)
|
|
|
Исследования Фэна основаны на идее панспермии. Панспермия — это идея о том, что жизнь существует во Вселенной и была распространена астероидами, кометами, даже космической пылью и малыми планетами. История жизни на Земле предполагает, что панспермия могла сыграть свою роль, но мы просто не знаем. Идея была полностью спекулятивной, пока ученые не начали находить строительные блоки жизни в космосе. Основная проблема жизни в молекулярных облаках связана с температурой. Она может составлять всего 10 Кельвинов или -263 Цельсия. Это чрезвычайно холодно даже для земных экстремофилов. Твердой поверхности также нет, но этого может быть недостаточно, чтобы запретить жизнь. Ключевым фактором жизни, насколько мы это понимаем, является то, что клеткам нужна жидкость для выполнения своих метаболических функций. Без воды клеточные мембраны не имели бы структуры, поэтому не было бы возможности удерживать внутренние части внутри, а внешние — снаружи. Но обязательно ли жидкость должна быть водой? Может ли это быть жидкий водород? Метан? Мы не знаем.
|
|
|
|
«Молекулы водорода поддерживают жидкое состояние при температуре от 13,99 до 20,27 К, и это типичная температура молекулярных облаков», — пишет Фэн. «Если предположить, что жизнь в молекулярных облаках имеет клеточную мембранную структуру и молекулы водорода (основной компонент молекулярных облаков) обогащены ею, то давление водорода также увеличится, и водород сможет поддерживать жидкое состояние в жизни молекулярного облака. " Фэн объясняет, что жидкий водород в молекулярной облачной жизни (MCL) может играть ту же роль, которую вода играет в жизни на Земле. «Состояние жидкого водорода — идеальное место для биохимических реакций, подобных водной среде клеток на Земле», — утверждает он. Жизни тоже нужна энергия, а жизнь на Земле почти полностью основана на солнечном свете. Молекулярные облака могут быть холодными и темными местами. Как MCL Фэна будет получать энергию? «Как жизнь в молекулярных облаках получает достаточно энергии? Ранее автор предложил биоэнергетику, управляемую космическими лучами и основанную на ионизации молекул водорода», — пишет Фэн, ссылаясь на свою предыдущую статью на ту же тему. Могут быть и другие возможности.
|
|
|
|
Жизнь и воспроизводство требуют преобразования энергии. Земная жизнь зависит от дыхания. Дыхание может быть аэробным или анаэробным, то есть оно использует либо кислород, либо другой акцептор электронов. Метаногенные бактерии были одними из первых форм жизни на Земле, и они производят метан в качестве побочного продукта в условиях гипоксии (низкого содержания кислорода). При этом они генерируют бесплатную энергию, необходимую для жизни. Ученые задались вопросом, могут ли метаногены жить на спутнике Сатурна Титане. Может ли он выжить в молекулярных облаках? «Метаногены могли бы жить на Титане, тогда могут ли они жить в молекулярных облаках? Здесь мы обсудим такую вероятность и рассчитаем выбросы свободной энергии для метаногенной жизни в среде молекулярных облаков», — пишет Фэн. По словам Фэна, расчеты показывают, что метаногенез в молекулярных облаках может производить достаточно свободной энергии для поддержания жизни. «В результате расчетов мы обнаружили, что реакция монооксида углерода, диоксида углерода или ацетилена с молекулами водорода высвобождает достаточно свободной энергии Гиббса, чтобы обеспечить выживание молекулярной облачной жизни», — объясняет Фэн.
|
|
|
|
По мнению автора, эта деятельность может даже привести к созданию биосигнатур. «Потребление углеродных соединений в ходе жизнедеятельности может повлиять на распределение органических молекул. Это может быть возможным следовым сигналом молекулярной облачной жизни», — пишет он. Гипотеза Фэна заключается в том, что жизнь могла зародиться в молекулярных облаках и распространиться на Землю и в другие места. Он говорит, что метаногенная и ацетогенная жизнь могла быть предками LUCA Земли, последнего универсального общего предка. LUCA — это общая предковая клетка, из которой произошли три домена жизни: бактерии, археи и эукарии. Никогда не стоит отказываться от идеи слишком поспешно. Мы многого не знаем о жизни, Вселенной и обо всем остальном. Можем ли мы позволить себе исключить идею Фэна? К несчастью для Фэна, в его работе не хватает участия других исследователей, что может быть сигналом о том, что что-то не так. Некоторые статьи одного автора внесли важный вклад в науку, в основном в прошлом. Но они становятся все более редкими. Гипотеза Фэна — интересная, нестандартная идея. Нестандартное мышление не всегда ведет напрямую к новому пониманию, но оно может стимулировать новые пути мышления. Однако работа Фэна сталкивается с некоторыми препятствиями. Молекулярные облака существуют всего около 100 миллионов лет. Этого времени достаточно? Кроме того, LUCA — это всего лишь гипотетический организм.
|
|
|
|
Источник
|
