12:07 

Шансы для неуглеродной жизни

AsuraApsara
влюблена в книги. Взаимно
Вдогонку этой лекции Никитина про возможность возникновения жизни на основе других химических элементов:

Тут приколько то, что физхимия почти не оставляет шанса для неуглеродных форм жизни. Фантазировать можно много над чем, но жизнь (даже в самом широком её понимании) требует от «фундамента» много довольно жёстких ограничений. Навскидку:

— Требуется устойчивая «контейнеризация», изоляция от окружающей среды, которая не позволит диссипироваться накопленной информации и энергии. При чем требуется на самом примитивном уровне, для естественного возникновения. Это сразу отбрасывает всякие фантазии на тему энергетических или газовых форм жизни, понижая планку до банальной химии, твёрдой или жидкой.

— Требуется относительно высокая скорость химических процессов, чтобы времени существования Вселенной хватило на развитие и эволюцию. Это практически не оставляет места для развития жизни в твёрдых телах. Основа энергетики и развития жизни может быть только в форме химических процессов в растворах.

— Скорость химических реакций экспоненциально зависит от температуры, а условия существования жидкостей возможны только на планетах звёздных систем. Возникает ещё одно ограничение — жизнь должна успевать развиваться за время существования звёздной системы. Это сразу отбрасывает криожизнь на жидком метане и т.п. При снижении температуры с 200K до 100K скорость химических реакций снижается в десятки тысяч раз и миллион лет развития при 200K требует уже десятки миллиардов лет при 100K, а это уже за пределами нашей реальности.


— В описанных условиях химия углерода переходит на качественно, а не количественной иной уровень разнообразия и вариативности. Только на углероде в описанных условиях можно получить химическое информационное кодирование, необходимое для передачи наследственной информации.

— Химия сложных соединений углерода сразу вводит верхнее ограничение по допустимым температурам. В районе 400K большинство сложных соединений уже разлагается. Так что диапазон существования жизни сразу сужается до температур 200K..400K.

— Современная химия знает три класса углеродных соединений, позволяющая эффективно кодировать и чисто химически реплицировать информацию — это рибонуклеиновые (РНК, RNA), дезоксирибонуклеиновые (ДНК, DNA) и ксенонуклеиновые (XNA) кислоты. Хотя тут нельзя уже делать далеко идущих выводов, но отсутствие альтернатив сильно повышает вероятность того, что инопланетная жизнь будет построена на них. На земле жизни реализовалась на двух первых носителях, инопланетная может быть и на XNA. Хотя, конечно, может быть иной вариант, нам пока неизвестный. Но это будет что-то аналогичное.

— Жизнь требует активной легко усваиваемой внешней энергетики. Это либо энергетически богатые активные химические соединения, либо электромагнитное излучение, которое можно легко усвоить. Вариант с внешней химией интересен, но в обозримом окружении пока не обнаружен. Вариант с электромагнитным излучением куда более вероятен.

— Электромагнитное излучение имеет довольно узкий диапазон энергий, в котором оно способно на неразрушающую фотохимию соединений углерода. Слишком длинная волна (от ИК и далее в сторону радиоволн) имеет недостаточно энергии, чтобы перевести её в химическую, слишком короткая волна (жёсткий УФ и короче) — разрушает сложные соединения углерода.

— Для протекания химических реакций, как было замечено ранее, нужен жидкий растворитель. При чём очень распространённый в природе, иначе не получится массовость процесса, которая повысит вероятность возникновения и выживания жизни. Можно пройти по первому периоду таблицы элементов:
—— Метан и чистый водород жидки в таких условиях, скорость химических реакций в которых практически исключает вероятность возникновения жизни за время существования звёздных систем.
—— Аммиак уже заметно лучше. Под давлением он может существовать в достаточно пригодном для существования углеродной химии диапазоне и температуре достаточно высокой, чтобы активность химических процессов позволила возникнуть жизни за допустимый период времени.
—— Вода — тут всё очевидно. Идеальный растворитель, прекрасный температурный диапазон, высокая полярность и диэлектрическая проницаемость, высокая химическая активность, очень широкая распространённость в космосе (кислорода во вселенной более чем в 10 раз больше, чем азота, это промежуточный элемент звёздных процессов)
—— Сероводород жидкий в условиях, когда о сложной химии углерода говорить уже нельзя.
—— Силаны очень интересны с точки зрения химии. Но в обозримом космосе для них практически нет условий. Хотя отбрасывать не стоит.
—— Остальные сочетания распространённых химических элементов ещё хуже.

Так что жизнь должна быть реализована на воде (самый статистически вероятный вариант), аммиаке (вариант менее вероятный, но, ИМХО, возможный) или силане (самый экзотический и маловероятный вариант).

Вот и получается, что условия существования любой жизни оказывается сильно ограничено диапазоном температур, энергий и форм химических соединений. С очень, очень высокой вероятностью инопланетная жизнь будет по своей биохимии очень похожа на земную. И практически со 100% вероятностью, даже если она будет реализована на иной химии углерода, мы всё равно сможем её распознать с точки зрения наших представлений о жизни. ДНК и белки в воде или КНК в силане — разница не столь уже принципиальна.
(с) Bal

@темы: наука, эволюция

URL
Комментирование для вас недоступно.
Для того, чтобы получить возможность комментировать, авторизуйтесь:
 
РегистрацияЗабыли пароль?

под небом Вестероса...

главная