Нарны аймаг дахь амьдралыг хайх Хоровиц Норман Х

Бүлэг 4. Бусад гараг дээр амьдрал байдаг уу?

Гэсэн хэдий ч ихэнх гаригууд оршин суудаг нь эргэлзээгүй бөгөөд хүнгүй хүмүүс эцэстээ оршин суудаг.

Тиймээс би дээр дурдсан бүх зүйлийг дараах ерөнхий хэлбэрээр илэрхийлж болно: янз бүрийн гаригийн оршин суугчид, түүний дотор тэдгээрээс гаралтай амьтан, ургамлыг бүрдүүлдэг бодис нь ерөнхийдөө илүү хөнгөн, нимгэн байх ёстой ... гаригууд эхээс хол байх тусам. Нар. Сэтгэн бодохуйн амьтдын төгс төгөлдөр байдал, санаа бодлынх нь хурд... нарнаас алслах тусам тэдний амьдарч буй тэнгэрийн биет оршдог нь улам үзэсгэлэнтэй, төгс болдог.

Энэ хамаарлын магадлалын зэрэг нь маш их тул бүрэн найдвартай байдалд ойртсон тул янз бүрийн гаригуудын оршин суугчдын шинж чанарыг харьцуулах үндсэн дээр сонирхолтой таамаглал дэвшүүлэх боломжтой болно.

Иммануэль Кант. "Байгалийн ерөнхий түүх ба тэнгэрийн онол"

XVII-XVIII зуунд. хүмүүс нарны аймгийн гаригууд оршин суудаг гэдэгт итгэлтэй байсан. Орчин үеийн одон орон судлалыг үндэслэгчдийн нэг гэж зүй ёсоор тооцогдох Кристиан Гюйгенс (1629-1695) Мөнгөн ус, Ангараг, Бархасбадь, Санчир гаригт "нарны сайн дулаанаар дулаацаж, үржил шимт шүүдэр, бороонд усалдаг талбайнууд байдаг" гэж үздэг. .” Талбайд ургамал, амьтад амьдардаг гэж Гюйгенс бодлоо. Үгүй бол эдгээр гаригууд "манай дэлхийгээс ч дор байх байсан" бөгөөд үүнийг огт хүлээн зөвшөөрөх боломжгүй гэж үзсэн. Өнөө үед маш хачирхалтай сонсогдож байгаа энэхүү маргаан нь Коперникийн боловсруулсан хүрээлэн буй ертөнцийн талаархи санаанууд дээр үндэслэсэн бөгөөд үүний дагуу Дэлхий гаригуудын дунд онцгой байр суурь эзэлдэггүй бөгөөд Гюйгенс эдгээр үзэл бодлыг хуваалцжээ. Үүнтэй ижил шалтгаанаар тэрээр оюун ухаант оршнолууд гариг ​​дээр амьдрах ёстой гэж тэрээр "магадгүй бидэнтэй яг адилхан хүмүүс биш, харин амьд оршнолууд эсвэл оюун ухаанаар хангагдсан бусад амьтад байж магадгүй" гэж үздэг. Ийм дүгнэлт Гюйгенсийн хувьд маргаангүй мэт санагдсан тул тэрээр: "Хэрэв би энд андуурч байгаа бол би хэзээ өөрийн үндэслэлдээ итгэхээ мэдэхгүй болж, өрөвдмөөр шүүгчийн дүрд л сэтгэл хангалуун байж чадна. зүйлс."

Хэдийгээр Гюйгенс энэ асуудалд андуурч байсан ч (бусад гаригууд дэлхийгээс хамаагүй "муу" хэвээр байгаа нь наад зах нь амьдрал оршин тогтнох газар болох нь тогтоогдсон) түүний эрдэмтний нэр хүнд үүнээс огтхон ч хохирсонгүй. Түүний суут ухаан нь бүх зүйлийг хамарсан бөгөөд математик, механик, одон орон, оптикийн салбарт хийсэн нээлтүүд нь орчин үеийн шинжлэх ухааны үндэс суурийг тавьсан юм. Бидний хувьд сургамж нь харь гаригийн амьдрал оршин тогтнох асуудалд ороход хамгийн чадварлаг эрдэмтэд хүртэл буруу замаар явж болно.

Энэ бүлэгт бичсэн эпиграфаас харахад зуун жилийн дараа эдгээр санаанууд өөрчлөгдсөнгүй. Иммануэль Кант гараг дээр амьдрал байж болно, байх ёстой гэдэгт итгэлтэй байсан төдийгүй гараг нарнаас холдох тусам оршин суугчдын зохион байгуулалтын түвшин нэмэгддэг гэж үздэг байв.

Мэдээжийн хэрэг, 17-18-р зууны үед. Гаригуудын талаар бага мэддэг байсан бөгөөд амьдралын мөн чанарын талаар бүр бага байсан. Гюйгенс харь гаригийн амьдрал бий болох талаар маргаж байх үед Франческо Реди амьтад аяндаа үүсэх чадваргүй гэдгийг баталж, амьдралын мөн чанарыг ойлгоход дахин нэг алхам хийсэн. Энэ бүхэн биологичид болон гаригийн эрдэмтэд гаригуудын амьдралд тохиромжтой эсэхийг бодитойгоор үнэлэх чадварыг олж авахаас өмнө болсон юм. Энэ болон дараагийн бүлгээс 1975 он гэхэд Викинг сансрын хөлгийн нислэгийн үе болох Гюйгенс болон түүний үеийн хүмүүсийн мэддэг бүх гарагуудаас зөвхөн Ангараг гариг ​​л харь гаригийн амьдрал оршин тогтнох боломжтой газар гэж тооцогдсоор байсан.

Гаригуудын амьдрах чадварын шалгуурууд

Температур ба даралт

Хэрэв амьдрал нүүрстөрөгчийн хими дээр суурилсан байх ёстой гэсэн бидний таамаглал зөв бол амьдралыг тэтгэх аливаа орчныг хязгаарлах нөхцөлийг нарийн тогтоож болно. Юуны өмнө температур нь органик молекулуудын тогтвортой байдлын хязгаараас хэтрэхгүй байх ёстой. Хязгаарлалтын температурыг тодорхойлох нь тийм ч хялбар биш боловч бидний зорилгын үүднээс тодорхой тоо баримт шаардагддаггүй. Температур ба даралтын нөлөө нь харилцан хамааралтай тул тэдгээрийг хамтад нь авч үзэх шаардлагатай. Ойролцоогоор 1 атм даралтыг (Дэлхийн гадаргуу дээрх шиг) гэж үзвэл удамшлын системийг бүрдүүлдэг олон жижиг молекулууд, тухайлбал амин хүчлүүд нь хурдан задардаг тул амьдралын дээд температурын хязгаарыг тооцоолж болно. температур 200-300 ° C. Үүний үндсэн дээр бид дүгнэлт хийж болно. 25 хэмээс дээш температуртай газар хүн амгүй байдаг. (Гэхдээ энэ нь амьдралыг зөвхөн амин хүчлээр тодорхойлдог гэсэн үг биш, бид тэдгээрийг зөвхөн жижиг органик молекулуудын ердийн төлөөлөгчөөр сонгосон.) Амьдралын бодит температурын хязгаар нь үүнээс бага байх ёстой, учир нь нарийн төвөгтэй том молекулууд байдаг. Гурван хэмжээст бүтэц, ялангуяа амин хүчлээс бүрдсэн уураг нь жижиг молекулуудаас илүү халуунд мэдрэмтгий байдаг. Дэлхийн гадаргуу дээрх амьдралын дээд температурын хязгаар нь 10 ° C-д ойрхон байдаг бөгөөд зарим төрлийн бактери ийм нөхцөлд халуун рашаанд амьдрах чадвартай байдаг. Гэсэн хэдий ч организмын дийлэнх нь энэ температурт үхдэг.

Амьдралын дээд температурын хязгаар ус буцалгах цэгт ойрхон байгаа нь хачирхалтай санагдаж магадгүй юм. Энэ давхцал нь амьд бодисын өөрийнх нь зарим онцлог шинж чанараас бус харин шингэн ус буцлах цэгээсээ (дэлхийн гадарга дээр 10 хэмээс дээш) температурт оршин тогтнох боломжгүй байдагтай холбоотой юу?

Олон жилийн өмнө термофиль нян судлалын мэргэжилтэн Томас Д.Брок шингэн ус байгаа газар, түүний температураас үл хамааран амьдрал оршин тогтнох боломжтой гэж үзсэн. Ус буцалгах цэгийг нэмэгдүүлэхийн тулд жишээлбэл, битүүмжилсэн даралтын агшаагчтай адил даралтыг нэмэгдүүлэх хэрэгтэй. Халаалт ихсэх нь усны температурыг өөрчлөхгүйгээр хурдан буцалгахад хүргэдэг. Шингэн ус хэвийн буцлах температураас дээш температурт байдаг байгалийн нөхцөл нь усан доорх газрын гүний дулааны үйл ажиллагааны бүсэд байдаг бөгөөд хэт халсан ус нь атмосферийн даралт ба далайн усны давхаргын даралтын хосолсон нөлөөн дор дэлхийн дотоод хэсгээс асгардаг. 1982 онд К.О.Стеттер газрын гүний дулааны идэвхжилийн бүсэд 10 м хүртэлх гүнд 105 хэмийн хамгийн оновчтой хөгжлийн температуртай бактерийг нээсэн. 10 м-ийн гүнд усан доорх даралт 1 атм байдаг тул энэ гүн дэх нийт даралт 2 атм хүрэв. Энэ даралт дахь усны буцлах цэг нь 121 ° C байна.

Үнэн хэрэгтээ хэмжилтээс харахад энэ газар усны температур 103 ° C байсан. Тиймээс усны хэвийн буцалгах цэгээс дээш температурт амьдрал боломжтой.

Ойролцоогоор 10 хэмийн температурт оршин тогтнох боломжтой бактериуд нь энгийн организмд байдаггүй "нууц" байдаг нь ойлгомжтой. Эдгээр термофиль хэлбэрүүд нь бага температурт муу эсвэл огт ургадаггүй тул энгийн нянгууд ч гэсэн өөрийн гэсэн "нууцтай" гэж үзэх нь зөв юм. Өндөр температурт амьд үлдэх чадварыг тодорхойлдог гол шинж чанар нь эсийн халуунд тэсвэртэй бүрэлдэхүүн хэсгүүд, ялангуяа уураг, нуклейн хүчил, эсийн мембраныг бий болгох чадвар юм. Энгийн организм дахь уургууд нь 6 ° С орчим температурт бүтцийн хувьд хурдан бөгөөд эргэлт буцалтгүй өөрчлөлтөд ордог. Үүний нэг жишээ бол хоол хийх явцад тахианы өндөгний альбумин (өндөгний цагаан) коагуляци юм. Халуун рашаанд амьдардаг нянгийн уургууд 9 ° C-ийн температур хүртэл ийм өөрчлөлтийг мэдэрдэггүй. Нуклейн хүчлүүд нь мөн дулааны денатурацид өртдөг. Дараа нь ДНХ-ийн молекулыг хоёр бүрдүүлэгч хэлхээнд хуваана. Энэ нь ихэвчлэн ДНХ-ийн молекул дахь нуклеотидын харьцаанаас хамааран 85-100 ° C температурт тохиолддог.

Денатураци нь уургийн гурван хэмжээст бүтцийг (уураг бүрт өвөрмөц) устгадаг бөгөөд энэ нь катализ зэрэг үйл ажиллагаанд шаардлагатай байдаг. Энэхүү бүтэц нь бүхэл бүтэн сул химийн холбоогоор бэхлэгддэг бөгөөд үүний үр дүнд уургийн молекулын анхдагч бүтцийг бүрдүүлдэг амин хүчлүүдийн шугаман дараалал нь тухайн уургийн тусгай конформацийн шинж чанарт нийцдэг. Гурван хэмжээст бүтцийг дэмжих холбоо нь уургийн молекулын янз бүрийн хэсэгт байрлах амин хүчлүүдийн хооронд үүсдэг. Тодорхой уургийн амин хүчлийн дарааллын талаархи мэдээллийг агуулсан генийн мутаци нь амин хүчлүүдийн найрлагад өөрчлөлт оруулахад хүргэдэг бөгөөд энэ нь эргээд түүний дулааны тогтвортой байдалд нөлөөлдөг. Энэ үзэгдэл нь халуунд тэсвэртэй уургийн хувьслын үүд хаалгыг нээж өгдөг. Халуун рашаанд амьдардаг бактерийн эсийн мембран, нуклейн хүчлийн дулааны тогтвортой байдлыг хангадаг молекулын бүтэц нь генетикийн хувьд тодорхойлогддог.

Даралт ихсэх нь усыг хэвийн буцалгах цэгтээ буцалгахаас сэргийлдэг тул өндөр температурт өртөхтэй холбоотой биологийн молекулуудын зарим гэмтлээс сэргийлж чадна. Жишээлбэл, хэдэн зуун атмосферийн даралт нь уургийн дулааны денатурацийг дарангуйлдаг. Энэ нь денатураци нь уургийн молекулын спираль бүтцийг тайлж, эзлэхүүн нэмэгдэхэд хүргэдэгтэй холбон тайлбарладаг. Эзлэхүүний тэлэлтээс сэргийлснээр даралт нь денатурациас сэргийлдэг. 5000 атм ба түүнээс дээш өндөр даралттай үед энэ нь өөрөө денатурацийн шалтгаан болдог. Уургийн молекулыг шахаж устгадаг энэ үзэгдлийн механизм хараахан тодорхой болоогүй байна. Маш өндөр даралтанд өртөх нь жижиг молекулуудын дулааны тогтвортой байдлыг нэмэгдүүлдэг, учир нь өндөр даралт нь химийн холбоо тасрахаас үүссэн эзэлхүүнийг тэлэхээс сэргийлдэг. Жишээлбэл, атмосферийн даралтын үед мочевин нь 13 0С-ийн температурт хурдан устдаг боловч 20 0С, 29 мянган атм даралттай дор хаяж нэг цагийн турш тогтвортой байдаг.

Уусмал дахь молекулууд тэс өөрөөр ажилладаг. Уусгагчтай харилцан үйлчлэх үед тэдгээр нь ихэвчлэн өндөр температурт задардаг. Ийм урвалын ерөнхий нэр нь solvation юм; Хэрэв уусгагч нь ус бол урвалыг гидролиз гэж нэрлэдэг. (63-р хуудсанд үзүүлсэн 1 ба 2-р урвалууд нь гидролизийн ердийн жишээнүүд юм.) Энд гидролиз (3) хэлбэрээр үзүүлсэн 1-р урвал нь уусмал дахь амин хүчлүүд цахилгаанаар цэнэглэгдсэн ион хэлбэрээр оршдог болохыг харуулж байна.

Гидролиз нь уураг, нуклейн хүчил болон бусад олон нарийн төвөгтэй биологийн молекулуудыг байгальд устгадаг гол үйл явц юм. Гидролиз нь жишээлбэл, амьтны хоол боловсруулах явцад тохиолддог боловч амьд системээс гадуур, ялангуяа өндөр температурт аяндаа тохиолддог. Солвололитик урвалын үед үүссэн цахилгаан талбайнууд нь цахилгаан наалдац, өөрөөр хэлбэл хөрш уусгагч молекулуудыг холбох замаар уусмалын эзэлхүүнийг багасгахад хүргэдэг. Тиймээс өндөр даралт нь солволизын процессыг хурдасгах ёстой гэж найдаж байгаа бөгөөд туршилтууд үүнийг баталж байна.

Амьдралын чухал үйл явц нь зөвхөн уусмалд л тохиолдож болно гэж бид үзэж байгаа тул өндөр даралт нь амьдралын дээд температурын хязгаарыг, ядаж л ус, аммиак зэрэг туйлын уусгагчийг өсгөж чадахгүй гэсэн үг юм. Ойролцоогоор 10 хэмийн температур нь боломжийн хязгаар байж магадгүй юм. Бидний харж байгаагаар, энэ нь нарны аймгийн олон гарагийг амьдрах орчныг харгалзан үзэх боломжгүй юм.

Агаар мандал

Гариг амьдрахад зайлшгүй шаардлагатай дараагийн нөхцөл бол агаар мандал байх явдал юм. Бидний таамаглаж байгаагаар амьд бодисын үндэс суурийг бүрдүүлдэг хөнгөн элементүүдийн нэлээд энгийн нэгдлүүд нь дүрмээр бол дэгдэмхий, өөрөөр хэлбэл өргөн температурт хийн төлөвт байдаг. Ийм нэгдлүүд нь амьд организм дахь бодисын солилцооны үйл явц, түүнчлэн агаар мандалд хий ялгарах дагалддаг үхсэн организмд дулааны болон фотохимийн нөлөө үзүүлэх үед зайлшгүй үүсдэг. Дэлхий дээрх хамгийн энгийн жишээ нь нүүрстөрөгчийн давхар исэл (нүүрстөрөгчийн давхар исэл), усны уур, хүчилтөрөгч болох эдгээр хий нь эцэстээ амьд байгальд тохиолддог бодисын эргэлтэнд ордог. Хэрэв дэлхийн таталцал тэднийг барьж чадахгүй бол тэд сансарт ууршиж, манай гараг гэрлийн элементүүдийн "нөөц"-өө шавхаж, түүн дээрх амьдрал зогсох болно. Тиймээс хэрэв таталцлын талбар нь агаар мандлыг барьж чадахааргүй хүчтэй сансрын биет дээр амьдрал үүссэн бол энэ нь удаан оршин тогтнох боломжгүй юм.

Маш нимгэн агаар мандалтай эсвэл огт агааргүй байдаг Сар зэрэг селестиел биетүүдийн гадаргын дор амьдрал оршин тогтнох боломжтой гэж үздэг. Энэхүү таамаглал нь амьд организмын байгалийн амьдрах орчин болсон газрын гадаргын давхаргад хий барьж болно гэсэн баримт дээр суурилдаг. Гэхдээ гаригийн гадарга дор үүссэн аливаа амьдрах орчин нь биологийн чухал энергийн эх үүсвэр болох Нарнаас дутмаг байдаг тул ийм таамаглал нь зөвхөн нэг асуудлыг нөгөөгөөр солих болно. Амьдралд материйн болон энергийн байнгын урсгал шаардлагатай байдаг боловч хэрэв бодис нь эргэлтэнд оролцдог бол (энэ нь агаар мандлын хэрэгцээг тодорхойлдог) термодинамикийн үндсэн хуулиудын дагуу энерги нь өөр өөрөөр ажилладаг. Биосфер нь янз бүрийн эх үүсвэрүүд нь тэнцүү биш боловч эрчим хүчээр хангагдсан тохиолдолд ажиллах боломжтой. Жишээлбэл, нарны аймаг нь дулааны эрчим хүчээр маш их баялаг - дулааныг олон гаригийн гүнд, тэр дундаа Дэлхийд бий болгодог. Гэсэн хэдий ч бид үүнийг амьдралынхаа үйл явцад эрчим хүчний эх үүсвэр болгон ашиглах боломжтой организмуудыг мэдэхгүй. Дулааныг эрчим хүчний эх үүсвэр болгон ашиглахын тулд бие нь дулааны хөдөлгүүр шиг ажиллах ёстой, өөрөөр хэлбэл дулааныг өндөр температуртай (жишээлбэл, бензин хөдөлгүүрийн цилиндрээс) бага температуртай газар руу шилжүүлэх ёстой. радиатор руу). Энэ процесст шилжүүлсэн дулааны нэг хэсэг нь ажил болж хувирдаг. Гэхдээ үр ашигтай байхын тулд Ийм дулааны хөдөлгүүрийн хэмжээ нэлээд өндөр байсан тул "халаагч" -ын өндөр температур шаардлагатай бөгөөд энэ нь олон нэмэлт бэрхшээлийг үүсгэдэг тул амьд системд нэн даруй асар их хүндрэл учруулдаг.

Эдгээр асуудлуудын аль нь ч нарны гэрлээс үүдэлтэй биш юм. Нар бол ямар ч температурт химийн процесст амархан ашиглагддаг эрчим хүчний байнгын, бараг шавхагдашгүй эх үүсвэр юм. Манай гараг дээрх амьдрал бүхэлдээ нарны эрчим хүчнээс хамааралтай тул нарны аймгийн өөр хаана ч энэ төрлийн эрчим хүчийг шууд болон шууд бус хэрэглээгүйгээр амьдрал хөгжих боломжгүй гэж үзэх нь зүйн хэрэг.

Зарим бактери нь зөвхөн органик бус бодисыг хоол тэжээлдээ ашиглаж, нүүрстөрөгчийн давхар ислийг нүүрстөрөгчийн цорын ганц эх үүсвэр болгож харанхуйд амьдрах чадвартай байдаг нь асуудлын мөн чанарыг өөрчлөхгүй. Хемолитоавтотроф гэж нэрлэгддэг ийм организмууд (энэ нь органик бус химийн бодисоор хооллодог гэсэн үг) устөрөгч, хүхэр эсвэл бусад органик бус бодисыг исэлдүүлэх замаар нүүрстөрөгчийн давхар ислийг органик бодис болгон хувиргахад шаардлагатай энергийг олж авдаг. Гэвч эдгээр эрчим хүчний эх үүсвэрүүд нь нарнаас ялгаатай нь шавхагдаж, ашиглалтын дараа нарны энергийг ашиглахгүйгээр сэргээх боломжгүй юм. Тиймээс зарим химолитоавтотрофуудын эрчим хүчний чухал эх үүсвэр болох устөрөгч нь агааргүй нөхцөлд (жишээлбэл, намаг, нуурын ёроолд эсвэл амьтны ходоод гэдэсний замд) ургамлын гаралтай бактерийн нөлөөн дор задрах замаар үүсдэг. Энэ нь мэдээж фотосинтезийн явцад үүсдэг. Хемолитоавтотрофууд энэ устөрөгчийг нүүрстөрөгчийн давхар ислээс метан болон эсийн амьдралд шаардлагатай бодисуудыг гаргаж авахад ашигладаг. Метан нь агаар мандалд орж, нарны гэрлийн нөлөөн дор задарч устөрөгч болон бусад бүтээгдэхүүн үүсгэдэг. Дэлхийн агаар мандал нь сая тутамд 0.5 хэсэгтэй устөрөгч агуулдаг; бараг бүгдээрээ нянгийн ялгаруулсан метанаас үүссэн. Галт уулын дэлбэрэлтийн үед устөрөгч, метан ч гэсэн агаар мандалд ялгардаг ч хамаагүй бага хэмжээгээр ялгардаг. Агаар мандлын устөрөгчийн өөр нэг чухал эх үүсвэр бол нарны хэт ягаан туяаны нөлөөн дор усны уур задарч, сансар огторгуй руу урсдаг устөрөгчийн атомуудыг ялгаруулдаг дээд агаар мандал юм.

Номхон далайд 2500 м-ийн гүнээс олдсон халуун рашааны ойролцоо амьдардаг нь тогтоогдсон янз бүрийн амьтдын олон тооны популяци - загас, хясаа, дун, аварга өт гэх мэтийг заримдаа бие даасан оршин тогтнох чадвартай гэж үздэг. нарны эрчим хүч. Ийм хэд хэдэн бүсийг мэддэг: нэг нь Галапагос архипелагын ойролцоо, нөгөө нь баруун хойд зүгт 21 орчим зайд, Мексикийн эргээс холгүй байдаг. Далайн гүнд хүнсний нөөц хомс байдаг бөгөөд 1977 онд анхны ийм хүн ам олдсон нь тэдний хүнсний эх үүсвэрийн тухай асуултыг тэр даруйд нь тавьсан юм. Нэг боломж нь далайн ёроолд хуримтлагдсан органик бодис, гадаргуугийн давхарга дахь биологийн үйл ажиллагааны үр дүнд үүссэн хог хаягдлыг ашиглах явдал юм; халуун усны босоо ялгаруулалтаас үүссэн хэвтээ урсгалаар тэдгээрийг газрын гүний дулааны үйл ажиллагааны бүсэд зөөвөрлөнө. Хэт халсан усны дээш чиглэсэн хөдөлгөөн нь суллах цэг рүү чиглэсэн ёроолын хэвтээ хүйтэн урсгалыг үүсгэдэг. Энд органик үлдэгдэл ийм байдлаар хуримтлагддаг гэж үздэг.

Шим тэжээлийн өөр нэг эх үүсвэр нь рашааны усанд хүхэрт устөрөгч (H 2 S) агуулагддаг болохыг олж мэдсэний дараа тодорхой болсон. Хүнсний гинжин хэлхээний эхэнд химолитоотрофик бактери байрладаг байж магадгүй юм. Цаашдын судалгаагаар химолитоавтотрофууд нь рашааны экосистемд органик бодисын гол эх үүсвэр болдог. Тухайн бактери нь дараах хариу үйлдлийг гүйцэтгэдэг.

Энд CH 2 O нь нүүрс ус эсвэл ерөнхийдөө аливаа эсийн бодисыг хэлнэ.

Далайн гүн дэх эдгээр бүлгүүдийн "түлш" нь дэлхийн гүнд үүссэн устөрөгчийн сульфид байдаг тул тэдгээрийг нарны эрчим хүчгүйгээр хийх боломжтой амьд систем гэж үздэг. Гэсэн хэдий ч энэ нь бүхэлдээ үнэн биш юм, учир нь тэдний "түлш" -ийг исэлдүүлэхэд ашигладаг хүчилтөрөгч нь фотохимийн хувирлын бүтээгдэхүүн юм. Дэлхий дээр чөлөөт хүчилтөрөгчийн хоёрхон чухал эх үүсвэр байдаг бөгөөд хоёулаа нарны идэвхжилтэй холбоотой байдаг. Гол нь ногоон ургамалд (зарим бактери) тохиолддог фотосинтез юм.

Энд C 6 H 12 O 6 нь нүүрс усны глюкоз юм. Чөлөөт хүчилтөрөгчийн өөр нэг ач холбогдол багатай эх үүсвэр бол агаар мандлын дээд давхарга дахь усны уурын фотолиз юм. Хэрэв газрын гүнд үүссэн хийг л амьдралынхаа туршид ашигладаг газрын гүний дулааны эх үүсвэрээс бичил биетэн илрүүлж чадвал нарны эрчим хүчнээс огт хамааралгүй бодисын солилцооны нэгэн төрөл нээгдсэн гэсэн үг.

Далай нь далайн гүний экосистемийн амьдралд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг гэдгийг санах нь зүйтэй, учир нь энэ нь дулааны рашааны организмын орчинг бүрдүүлдэг бөгөөд үүнгүйгээр тэд оршин тогтнох боломжгүй юм. Далай нь тэднийг хүчилтөрөгчөөр хангахаас гадна хүхэрт устөрөгчийг эс тооцвол шаардлагатай бүх шим тэжээлээр хангадаг. Энэ нь хог хаягдлыг зайлуулдаг. Мөн энэ нь эдгээр организмуудыг шинэ газар руу нүүх боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь тэдний оршин тогтноход шаардлагатай байдаг, учир нь эх үүсвэрүүд нь богино настай байдаг - тооцоогоор тэдний амьдрах хугацаа 10 жилээс хэтрэхгүй байна. Далайн нэг хэсэгт байрлах бие даасан рашаануудын хоорондох зай 5-10 км байдаг.

Уусгагч

Амьдралын зайлшгүй нөхцөл бол нэг төрлийн уусгагч байх явдал гэдгийг одоо нийтээр хүлээн зөвшөөрдөг. Амьд системд тохиолддог олон химийн урвалууд нь уусгагчгүйгээр боломжгүй юм. Дэлхий дээр ийм биологийн уусгагч нь ус юм. Энэ нь амьд эсийн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсэг бөгөөд дэлхийн гадаргуу дээрх хамгийн түгээмэл нэгдлүүдийн нэг юм. Усыг үүсгэдэг химийн элементүүд сансар огторгуйд өргөн тархсан байдаг тул ус бол орчлон ертөнцийн хамгийн элбэг нэгдлүүдийн нэг юм. Гэсэн хэдий ч хаа сайгүй ийм элбэг дэлбэг ус байдаг ч Дэлхий бол нарны аймгийн цорын ганц гараг бөгөөд гадаргуу дээр нь далай байдаг: энэ бол бидний дараа эргэж ирэх чухал баримт юм.

Ус нь хэд хэдэн онцгой, гэнэтийн шинж чанартай бөгөөд үүний ачаар амьд организмын байгалийн амьдрах орчин болох биологийн уусгагч болж чаддаг. Эдгээр шинж чанарууд нь дэлхийн температурыг тогтворжуулахад түүний гол үүргийг тодорхойлдог. Эдгээр шинж чанарууд нь: өндөр хайлах (хайлах) ба буцалгах температур: өндөр дулаан багтаамж; ус шингэн төлөвт үлддэг өргөн хүрээний температур; өндөр диэлектрик тогтмол (энэ нь уусгагчийн хувьд маш чухал); хөлдөх цэгийн ойролцоо тэлэх чадвар. Эдгээр асуудал нь иж бүрэн хөгжлийг хүлээн авсан, ялангуяа Л.Ж. Хендерсон (1878-1942), Харвардын их сургуулийн химийн профессор.

Орчин үеийн судалгаагаар усны ийм ер бусын шинж чанар нь түүний молекулууд нь өөр хоорондоо болон хүчилтөрөгч эсвэл азотын атом агуулсан бусад молекулуудтай устөрөгчийн холбоо үүсгэх чадвартай холбоотой болохыг харуулж байна. Бодит байдал дээр шингэн ус нь бие даасан молекулуудыг устөрөгчийн холбоогоор холбосон дүүргэгчээс бүрддэг. Энэ шалтгааны улмаас бусад ертөнцийн амьд системүүд ямар усан бус уусгагчийг ашиглаж болох талаар ярилцахдаа устөрөгчийн холбоо үүсгэдэг, устай төстэй олон шинж чанартай аммиак (NH 3) -д онцгой анхаарал хандуулдаг. Устөрөгчийн холбоо үүсгэх чадвартай бусад бодисууд, тухайлбал фторын хүчил (HF) ба устөрөгчийн цианид (HCN) -ийг мөн нэрлэдэг. Гэсэн хэдий ч сүүлийн хоёр нэгдэл нь энэ үүрэгт нэр дэвших магадлал багатай юм. Фтор бол ховор элемент юм: ажиглагдаж буй орчлон ертөнцийн фторын атом бүрт 10,000 хүчилтөрөгчийн атом байдаг тул ямар ч гариг ​​дээр H 2 O биш харин HF-ээс бүрдэх далай үүсэх таатай нөхцөлийг төсөөлөхөд хэцүү байдаг. Устөрөгчийн хувьд цианид (HCN), түүний бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь сансар огторгуйд элбэг байдаг боловч энэ нэгдэл нь термодинамикийн хувьд хангалттай тогтвортой биш юм. Тиймээс аль ч гариг ​​дээр хэзээ нэгэн цагт их хэмжээгээр хуримтлагдах магадлал багатай боловч бидний өмнө хэлсэнчлэн HCN нь органик бодисын пребиологийн синтезийн чухал (түр зуурын ч гэсэн) завсрын бодисыг төлөөлдөг.

Аммиак нь нэлээд түгээмэл элементүүдээс бүрддэг бөгөөд уснаас бага тогтвортой боловч биологийн уусгагч гэж үзэх хангалттай тогтвортой хэвээр байна. 1 атм даралттай үед -78 -33 ° C температурт шингэн төлөвт байна. Энэ хүрээ (45°) нь усны харгалзах мужаас (100°C) хамаагүй нарийссан боловч ус уусгагчийн үүрэг гүйцэтгэх боломжгүй температурын хуваарийн бүсийг хамардаг. Аммиакийн талаар Хендерсон энэ нь биологийн уусгагчийн хувьд шинж чанараараа ус руу ойртдог цорын ганц мэдэгдэж буй нэгдэл гэдгийг онцлон тэмдэглэв. Гэвч эцэст нь эрдэмтэн дараах шалтгаанаар мэдэгдлээсээ татгалзав. Нэгдүгээрт, аммиак нь ямар ч гаригийн гадаргуу дээр хангалттай хэмжээгээр хуримтлагдаж чадахгүй; хоёрдугаарт, уснаас ялгаатай нь энэ нь хөлдөх температурт ойрхон температурт өргөсдөггүй (үүний үр дүнд түүний бүх масс нь бүхэлдээ хатуу, хөлдөөсөн төлөвт үлдэж чаддаг), эцэст нь уусгагчаар сонгосон нь хүчилтөрөгч хэрэглэх давуу талыг үгүйсгэдэг. биологийн урвалж болгон . Хендерсон гарагуудын гадаргуу дээр аммиак хуримтлагдахаас урьдчилан сэргийлэх шалтгаануудын талаар тодорхой санал хэлээгүй боловч түүний зөв байсан. Аммиак нь нарны хэт ягаан туяаны нөлөөгөөр уснаас илүү амархан устдаг, өөрөөр хэлбэл түүний молекулууд нь нарны спектрт өргөн тархсан энерги багатай урт долгионы цацрагаар задардаг. Энэ урвалаар үүссэн устөрөгч нь гаригуудаас (хамгийн томоос бусад) ууршдаг бөгөөд азот нь үлддэг. Ус нь нарны цацрагийн нөлөөн дор агаар мандалд устдаг, гэхдээ аммиакийг устгадаг долгионоос хамаагүй богино долгионы урттай, ялгарсан хүчилтөрөгч (O 2) ба озон (O 3) нь дэлхийг маш үр дүнтэй хамгаалдаг дэлгэц үүсгэдэг. үхлийн аюултай хэт ягаан туяанаас . Ийм байдлаар атмосферийн усны уурын фото устгалыг өөрөө хязгаарладаг. Аммиакийн хувьд үүнтэй төстэй үзэгдэл ажиглагддаггүй.

Эдгээр аргументууд Бархасбадь шиг гаригуудад хамаарахгүй. Устөрөгч нь энэ гаригийн агаар мандалд элбэг байдаг тул түүний байнгын бүрэлдэхүүн хэсэг болох аммиак байдаг гэж үзэх нь үндэслэлтэй юм. Эдгээр таамаглалыг Бархасбадь, Санчир гаригийн спектроскопийн судалгаагаар баталж байна. Эдгээр гаригууд дээр шингэн аммиак байх магадлал бага боловч хөлдсөн талстуудаас бүрдэх аммиакийн үүл оршин тогтнох бүрэн боломжтой юм.

Усны асуудлыг өргөн утгаар нь авч үзвэл усыг биологийн уусгагч болох бусад нэгдлээр сольж болно гэдгийг априори батлах, үгүйсгэх эрх бидэнд байхгүй. Энэ асуудлыг хэлэлцэхдээ үүнийг хялбарчлах хандлага ихэвчлэн байдаг, учир нь дүрмээр бол зөвхөн өөр уусгагчийн физик шинж чанарыг харгалзан үздэг. Үүний зэрэгцээ, Хендерсоны тэмдэглэсэн баримтыг үл тоомсорлодог, тухайлбал: ус нь зөвхөн уусгагч төдийгүй биохимийн урвалд идэвхтэй оролцдог. Усыг бүрдүүлдэг элементүүд нь ногоон ургамал дахь гидролиз эсвэл фотосинтезийн явцад амьд организмын бодисуудад "нэгдэв" (урвал 4-ийг үзнэ үү). Биологийн орчин бүхэлдээ адил өөр уусгагч дээр суурилсан амьд бодисын химийн бүтэц нь өөр байх ёстой. Өөрөөр хэлбэл уусгагчийг өөрчлөх нь маш гүн гүнзгий үр дагаварт хүргэдэг. Хэн ч тэднийг төсөөлөхийг нухацтай оролдсонгүй. Ийм оролдлого нь шинэ ертөнцийг бий болгох төслөөс илүү эсвэл дутуу зүйл биш бөгөөд энэ нь маш эргэлзээтэй оролдлого юм. Одоог хүртэл бид усгүй амьдрал байж болох тухай асуултад хариулж чадахгүй байгаа бөгөөд усгүй амьдралын жишээг олж мэдэх хүртлээ энэ талаар юу ч мэдэхгүй.

Ус бол биологийн уусгагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг цорын ганц нэгдэл учраас бид үүнийг гүйцэтгэх чадвартай өөр шингэн байхгүй л бол энэ уусгагч дээр харь гаригийн аливаа хэлбэр оршино гэж үзэх болно. үүрэг.

Агааргүй ертөнц

Тиймээс, эдгээр объектуудын аль нь ч чухал уур амьсгалыг хадгалах чадваргүй тул саран дээр ч, нарны аймгийн бусад гаригуудын ихэнх хиймэл дагуулууд дээр, эсвэл Буд гариг ​​дээр эсвэл астероид дээр амьдрал оршин тогтнох боломжгүй гэсэн дүгнэлтэд хүрсэн. . (Астероидууд нь нарны эргэн тойронд эргэлддэг олон жижиг биетүүд бөгөөд хамгийн том нь 1000 км-ийн диаметртэй байдаг; тэд Ангараг болон Бархасбадийн тойрог замын хооронд байрладаг астероидын бүсийг үүсгэдэг. Астероидын бүс нь олон солирыг "хангадаг". Дэлхийг бөмбөгдөж байна.)

Гэсэн хэдий ч 1960-аад оны эхээр НАСА-гийн зарим шинжлэх ухааны зөвлөхүүд Сарыг амьгүй гэдэгт итгэлгүй байв. Сарны гадаргуу доор "харь гаригийн хортой организмууд" байж магадгүй гэж үзээд буцаж ирсэн сансрын нисэгчид, сансрын хөлөг болон хөрсний дээжийг хорио цээрийн дэглэмд оруулахыг номлолын захирлуудыг ятгасан. Энэ асуудлын талаархи санал зөрөлдөөнтэй тулгарсан НАСА дэлхийг "буцах бохирдол" гэж нэрлэгдэх болсон зүйлээс хамгаалах тусгай арга хэмжээ авснаар хамгийн ухаалаг биш юмаа гэхэд хамгийн найдвартай байр суурийг баримталлаа. Эдгээр арга хэмжээний хүрээнд Хьюстон хотод Сарны хөрс хүлээн авах лабораторийг байгуулж, сарны дээжийг хүргэж байна. Сарнаас буцаж ирсэн сансрын нисгэгчдийг дэлхий дээр үл мэдэгдэх халдвар оруулахаас урьдчилан сэргийлэхийн тулд гурван долоо хоногийн хугацаатай хорио цээрийн дэглэмд хамруулжээ. Зарим нь эдгээр арга хэмжээг эрүүл саруул ухаанд нийцүүлэн шаардлагатай гэж үзсэн бол зарим нь үүнийг инээдмийн кино гэж үзсэн.

Сарны гадаргуу дээр анхны хүнээ буулгах ёстой байсан "Аполлон 11"-ийг хөөргөх мөч ойртох тусам сансрын нисгэгчдийн мөрөн дээр нэмэлт ачаа үүрсэн тул хорио цээрийн дэглэм шаардлагатай эсэхэд эргэлзээ төрж эхлэв. маш их тэвчдэг. Хорио цээрийн арга хэмжээг хөнгөвчлөх боломжтой гэдгийг олон нийт хүлээн зөвшөөрсөн нь үндэсний хэлэлцүүлэг өрнүүлэв. Жишээлбэл, Нью Йорк Таймс сонин 1969 оны 5-р сарын 18-ны өдөр өөрийн хуудсууддаа хорио цээрийн дэглэмийг зөөлрүүлэх нь "урьдчилан таамаглах аргагүй боловч гамшигт үр дагаварт хүргэж болзошгүй" гэж мэдэгджээ. Чикагогийн их сургуулийн Эдвард Андерс, Шинжлэх ухааны сэтгүүлийн эрхлэгч Филип Абелсон зэрэг мэргэжилтнүүд сонинд хариулахдаа солирууд гадаргад унах үед сансарт хаягдсан сарны ариутгагдаагүй материал олон тэрбум жилийн турш дэлхий дээр унасан гэж онцолжээ. сая сая тонн нь энд хуримтлагдсан. Андерс хоргүй гэдгийг батлахын тулд ариутгаагүй сарны тоосны дээжийг идэх бодолтой байгаагаа ч илэрхийлжээ. Стэнфордын их сургуулийн Жошуа Ледерберг хэрэв ийм эрсдэл гарч болзошгүй гэдэгт хариуцлагатай шинжлэх ухааны зөвлөхүүдийн хэн нэг нь итгэж байсан бол НАСА-д хүний ​​нислэгийн хөтөлбөрийг цуцлах тушаал өгөх байсан гэж бичжээ. Ерөнхийдөө НАСА зөвхөн Аполлоны эхний хэдэн нислэгт хорио цээрийн дэглэмийг чанд мөрдөж байсан боловч дараа нь орхисон.

Аполлоны багийнхны сарнаас авчирсан хөрсний дээжийг өнгөрсөн үеийн бусад материалаас илүү олон салбарын мэргэжилтнүүд, шинжлэх ухааны судалгааны өндөр зохион байгуулалттайгаар илүү нарийвчлан, иж бүрэн судалсан. Дээжинд амьд организм байгаа эсэхийг тогтоохын тулд олон шинжилгээ хийсэн бөгөөд бүгд сөрөг үр дүн өгчээ. Үүнтэй ижил үр дүнд авчирсан хөрсний дээжээс бичил олдвор (микро олдвор) илрүүлэх оролдлого хийсэн. Химийн шинжилгээгээр сарны хөрсөн дэх нүүрстөрөгчийн агууламж нь сая тутамд 100-200 хэсэг байсан бөгөөд энэ нь голчлон органик бус нэгдлүүдэд (жишээлбэл, карбид) олддог. Сарны гадаргуу дээр нүүрстөрөгч байгаа нь "нарны салхи" буюу нарны титэмээс ялгарах өндөр энергитэй цэнэгтэй бөөмсийн урсгалаас үүдэлтэй гэж үзэх үндэслэл бий. Зарим энгийн органик нэгдлүүдийг сарны дээжинд өчүүхэн (мөр) хэмжээгээр (сая тутамд хэдэн хэсэг) илрүүлсэн. Мэдээжийн хэрэг саран дээр солир зөөвөрлөх органик бодис байж магадгүй гэж таамаглаж байсан ч илэрсэн органик бодисын "ул мөр" нь солирын гаралтай юу, эсвэл пуужингийн бохирдлын үр дүнд бий болсон уу гэдгийг баттай хэлж чадахгүй. яндан эсвэл дэлхий дээр аль хэдийн хүний ​​гар хүрэх. Солироос органик бодис байгаа эсэх талаар хангалттай итгэлтэйгээр ярих боломжгүй тул сарны гадаргуу дээрх органик нэгдлүүд устсан гэж үзэж болно. Ямар ч тохиолдолд Сар бол амьгүй бөгөөд үргэлж байсан гэдэгт эргэлзэх зүйл алга.

Титан (Санчир гаригийн сар) болон магадгүй Тритон (Далай вангийн сар)-аас бусад нь Нарны аймгийн бүх гаригийн дагуулууд нь нягт агаар мандалгүй байдгаараа Сартай төстэй. Бархасбадь гаригийн хоёр хиймэл дагуул болох Ганимед, Каллисто нар нь Буд гаригтай ойролцоо хэмжээтэй, учир нь тэдний нягтрал бага байгаа нь (Хүснэгт 4-ийг үз) тэдний дээр их хэмжээний ус байгааг харуулж байна. Одоогийн загварууд нь хоёр сар хоёулаа гадаргын доор далайтай байж болох ба зарим гадаргын ус нь -10 хэмд хад шиг хатуу мөс хэлбэртэй байж болохыг харуулж байна.

Одоо масс нь (зарим тохиолдолд бага температур) агаар мандлыг хадгалахад хангалттай байдаг Нарны аймгийн объектуудыг авч үзье.

Хүснэгт 4. Нарны аймгийн гаригууд ба үндсэн дагуулууд

Сугар бол нарны аймгийн дэлхийд хамгийн ойр байдаг гариг ​​бөгөөд масс, хэмжээ, нягтралаараа түүнтэй хамгийн төстэй (Хүснэгт 4). 18-р зуунд буцаж ирсэн. уур амьсгалтай болох нь тогтоогдсон. Гэсэн хэдий ч Сугар гаригийн тасралтгүй, өндөр тусгалтай үүл бүрхэвч нь түүний гадаргууг дэлхийгээс үл үзэгдэх болгодог. Энэ нь мөн Сугар гаригийн гайхалтай тод байдлыг тайлбарлаж байна (энэ нь манай тэнгэрийн гурав дахь хамгийн тод биет юм) удаан хугацааны туршид ажиглагчдын анхаарлыг татсаар ирсэн (зураг 2). Сугар гариг ​​дээрх үүл нь дэлхий дээрх үүлстэй адил усны уураас бүрддэг тул гаригийн гадаргуу дээр элбэг устай байдаг гэж анх таамаглаж байсан. Зарим эрдэмтэд Сугар гаригийг асар том намагт бүрхэгдсэн гариг ​​гэж төсөөлж, дээрээс нь ууршилт байнга нэмэгддэг, зарим нь түүний гадаргууг бүхэлд нь аварга том далай эзэлдэг гэж үздэг. Ямар ч байсан амьдрал оршин тогтнох сайхан нөхцөл бүрдсэн юм шиг санагдсан.

Фото 2. Mariner 10 сансрын хөлгөөс авсан хэт ягаан туяаны хүрээн дэх Сугар гаригийн зураг нь үүлний давхаргын бүтцийг харуулж байна. Цэнхэр өнгө нь зохиомлоор бүтээгдсэн. (НАСА болон Тийрэлтэт хөдөлгүүрийн лаборатори.)

1930-аад онд олж авсан спектроскопийн үр дүн нь Сугар гаригийн агаар мандалд их хэмжээний нүүрстөрөгчийн давхар исэл агуулагдаж, усны уур бүрэн байхгүй болохыг харуулсан. Гэсэн хэдий ч үүлний орой дээрх усны уурыг илрүүлэх боломж нь гадарга дээр далай байгаа ч гэсэн эргэлзээтэй мэт санагдсан; Тиймээс чийглэг Сугар гаригийн тухай санааг орхисонгүй. Органик бус тоосноос эхлээд нүүрсустөрөгчийн утаа хүртэл үүл бүрхэвчийн шинж чанарын талаар бусад саналууд гарсан. 1973 оныг хүртэл хэд хэдэн судлаачид Сугар гаригийн үүлсийн шинж чанарыг төвлөрсөн (70-80%) хүхрийн хүчлийн өчүүхэн дуслуудаас тогтдог гэж үзэн хамгийн сайн тайлбарладаг гэсэн дүгнэлтэд хүрчээ. энэ үзлийг одоо нийтээр хүлээн зөвшөөрч байна. Үүний зэрэгцээ орчин үеийн радио одон орон судлалын аргууд болон гариг ​​хоорондын автомат хөлөг ашиглан хийсэн судалгаагаар Сугар гаригийн гадаргуугийн дундаж температур ойролцоогоор 45 хэмд хүрч, үүлний бүрхэвч доорх агаар мандал нь бараг бүхэлдээ (96%) нүүрстөрөгчийн давхар ислээс бүрддэг бөгөөд гадаргын даралтаас бүрддэг. гадаргуу нь 90 атм. Энэ температурт Сугар гаригийн гадаргуу дээр шингэн ус байх боломжгүй.

Сугар гаригийн өндөр температур нь хүлэмжийн эффект гэж нэрлэгддэгтэй холбоотой юм: нарны гэрэл гадаргуу дээр хүрч, газрыг халааж, дулаан болгон дахин цацруулдаг боловч хэт улаан туяаны (дулааны) цацрагийн агаар мандлын тунгалаг байдлын улмаас дулааныг тарааж чадахгүй. сансарт. Зарим дүгнэлтээр бол Сугар гариг ​​өмнө нь далайтай байсан байж магадгүй бөгөөд энэ нь дараа нь гараг дулаарахад ууршсан. Нарны хэт ягаан туяаны нөлөөгөөр усны уур нь ихэвчлэн устаж, устөрөгч нь ууршиж, үлдсэн хүчилтөрөгч нь нүүрстөрөгчийн давхар исэл (нүүрстөрөгчийн давхар исэл) болон хүхрийн исэлд гадарга дээрх нүүрстөрөгч, хүхрийг исэлдүүлсэн. Сугар гариг ​​шиг наранд ойрхон байсан бол дэлхий дээр мөн адил зүйл тохиолдох байсан бололтой. Сугар гариг ​​дээрх нүүрстөрөгчийн давхар исэл яагаад агаар мандалд агуулагддаг бол дэлхий дээр голчлон чулуулаг бүрдүүлдэг карбонат хэлбэрээр оршдогийг ижил хувилбараар тайлбарлаж болно. Манай гариг ​​дээр нүүрстөрөгчийн давхар исэл далайд уусч, дараа нь карбонатын эрдэс кальцит (шохойн чулуу), доломит зэрэг тунадас үүсгэдэг; далай байхгүй Сугар гаригт агаар мандалд үлддэг. Хэрэв дэлхийн гадаргуу болон царцдас дээрх бүх нүүрстөрөгчийг нүүрстөрөгчийн давхар исэл болгон хувиргавал энэ хийн масс Сугар гаригт олдсонтой ойролцоо байх байсан гэж тооцоолсон.

Хэдийгээр эрт дээр үед Сугар гаригийн нөхцөл байдал одоогийнхоос илүү амьдрахад таатай байсан ч тэнд амьдрал оршин тогтнох боломжгүй байсан нь тодорхой юм.

Аварга гаригууд

Бархасбадь, Санчир, Тэнгэрийн ван, Далай ван нарыг ихэвчлэн аварга гариг ​​гэж нэрлэдэг нь дэлхийгээс хамаагүй том (Хүснэгт 4-ийг үз). Эдгээр аварга биетүүдийн дунд Бархасбадь, Санчир гаригууд супер аварга биетүүд юм: тэд нарны аймгийн гарагуудын нийт массын 90 гаруй хувийг эзэлдэг. Эдгээр дөрвөн селестиел биетийн нягтрал бага байгаа нь тэдгээр нь гол төлөв хий, мөсөөс бүрддэг гэсэн үг бөгөөд устөрөгч ба гели нь таталцлын талбараа даван туулах чадваргүй тул тэдгээрийн элементийн найрлага нь нартай илүү төстэй байх ёстой гэж үздэг (хүснэгтийг үзнэ үү. 3) хуурай газрын гаригуудаас илүү. Бархасбадь, Санчир гаригийг дэлхийгээс болон Пионер, Вояжер сансрын хөлгөөс хийсэн ажиглалт нь хоёр гараг нь устөрөгч ба гелиээс бүрддэг болохыг харуулсан. Тэнгэрийн ван, Далай ван нар маш хол зайд оршдог тул сайн судлагдаагүй боловч дэлхийгээс спектрометрийн ажиглалтаар устөрөгч болон устөрөгч агуулсан хийн метан (CH 3)-ыг агаар мандалд нь илрүүлжээ. Тэдний агаар мандалд гелий ч байж магадгүй гэж таамаглаж байгаа боловч шаардлагатай мэдрэмжтэй спектрометр байхгүйгээс өнөөг хүртэл үүнийг илрүүлээгүй байна. Ийм учраас энэ бүлэгт танилцуулсан мэдээлэл нь гол төлөв Бархасбадь, Санчир гаригтай холбоотой.

Аварга гаригуудын бүтцийн талаар мэддэг зүйлсийн ихэнх нь онолын загварууд дээр суурилдаг бөгөөд энэ нь гаригуудын энгийн найрлагын ачаар маш нарийн тооцоолж болдог. Загваруудаас олж авсан үр дүн нь Бархасбадь болон Санчир гаригийн аль алиных нь төвд хатуу цөм (дэлхийнээс том) байдаг бөгөөд даралт нь сая сая атмосферт хүрч, температур нь 12000-2500 ° C байна. Эдгээр өндөр температур нь ажиглалттай нийцэж байна: эдгээр нь хоёр гараг нарнаас авдаг дулаанаас хоёр дахин их дулаан ялгаруулдаг болохыг харуулж байна. Дулаан нь гаригуудын гадаргуу дээр дотоод бүс нутгаас ирдэг. Тиймээс цөмөөс холдох тусам температур буурдаг. Гаригийн харагдахуйц "гадаргуу" болох үүлний дээд хэсэгт Бархасбадь болон Санчир гаригт температур -150 ба -18 °C байна. Төв цөмийг тойрсон бүс нь маш өндөр даралтанд үүсдэг тусгай цахилгаан дамжуулагч хэлбэр болох металл устөрөгчөөс бүрдэх зузаан давхарга юм. Үүний дараа гели болон бага хэмжээний бусад хийтэй холилдсон молекулын устөрөгчийн давхарга үүсдэг. Устөрөгч-гелийн бүрхүүлийн дээд хилийн ойролцоо үүлний давхарга байдаг бөгөөд тэдгээрийн найрлага нь температур, даралтын орон нутгийн утгаараа тодорхойлогддог. Температур нь 0 хэмд ойртох үед усны мөсний талстуудаас бүрдэх үүлнүүд, магадгүй шингэн усны дуслуудаас бүрддэг. аммиакийн мөс.

Тайлбарласан загварын бүтэц нь Бархасбадь, Санчир гаригууд нартай ойролцоо найрлагатай гэж үздэг: агаар мандлын эзлэхүүн болон молекулын найрлага дахь устөрөгчийн агууламж 90% ба түүнээс дээш байдаг. Энэ төрлийн агаар мандалд нүүрстөрөгч, хүчилтөрөгч, азот нь бараг зөвхөн метан, ус, аммиакийн найрлагад агуулагддаг бололтой. Устөрөгчтэй адил эдгээр хийнүүд нь нарны төрлийн агаар мандлын шинж чанартай хэмжээгээр уснаас бусад нь Бархасбадь гариг ​​дээр олдсон. Агаар мандлын спектрийг судлахдаа ус нь хангалттай концентрацитай байдаггүй - магадгүй түүний уур нь атмосферийн харьцангуй гүн давхаргад конденсацдагтай холбоотой байж болох юм. Бархасбадийн агаар мандалд эдгээр хийнээс гадна нүүрстөрөгчийн дутуу исэл, энгийн органик молекулуудын ул мөр бүртгэгдсэн: этан (C 2 H 6), ацетилен (C 2 H 2), устөрөгчийн цианид (HCN). Бархасбадийн үүлсийн тод өнгө болох улаан, шар, хөх, хүрэн шалтгааныг хараахан бүрэн тодруулаагүй байгаа боловч онолын болон лабораторийн судалгаагаар хүхэр, түүний нэгдлүүд, магадгүй улаан фосфор үүнд нөлөөлдөг гэсэн дүгнэлтэд хүргэж байна. .

Бархасбадийн агаар мандлын дээд давхаргад усны уур, энгийн органик нэгдлүүд байгаа нь мөн гүн давхаргад шингэн усны дуслуудаас тогтсон үүл үүсэх магадлал нь манай гаригт химийн хувьсал үүсэх боломжтойг харуулж байна. Эхлээд харахад Бархасбадь гаригийн багасч буй агаар мандалд анхдагч дэлхийн пребиологийн нөхцлийг дуурайлган хийсэн туршилттай төстэй нарийн төвөгтэй органик нэгдлүүд (3-р бүлгийг үзнэ үү), тэр ч байтугай энэ гарагийн онцлог шинж чанартай амьдралын хэлбэрүүд байх ёстой юм шиг санагдаж байна. Үнэхээр ч Бархасбадийн агаар мандалд усны уур, органик молекулууд нээгдэхээс өмнө Карл Саган "Нарны аймгийн бүх гарагуудаас Бархасбадь бол биологийн үүднээс хамгийн сонирхолтой нь" гэж хэлсэн.

Гэсэн хэдий ч Бархасбадийн бодит нөхцөл байдал эдгээр итгэл найдварыг биелүүлээгүй.

Бархасбадийн агаар мандал нь хэд хэдэн шалтгааны улмаас нарийн төвөгтэй органик нэгдлүүд үүсэхэд тохиромжгүй байдаг. Нэгдүгээрт, манай гаригийн маш багассан орчныг тодорхойлдог өндөр температур, даралтын үед устөрөгч нь органик молекулуудыг задалж, метан, аммиак, ус болгон хувиргадаг. Урей олон жилийн өмнө тэмдэглэснээр, дунд зэрэг бууруулсан, өөрөөр хэлбэл хэсэгчлэн исэлдсэн хийн хольц нь өндөр бууруулсанаас илүү чухал органик синтезийг явуулахад илүү таатай байдаг. Жишээлбэл, хамгийн энгийн амин хүчлийн гликиний нийлэгжилт нь Бархасбадь гаригийн агаар мандалд байдаг ус, метан, аммиакийн хийн холимогт аяндаа явагдах боломжгүй. Үнэгүй эрчим хүчний хангамжгүйгээр энэ нь боломжгүй юм (6). Нөгөөтэйгүүр, эрчим хүчний хүртээмжгүй бол нүүрстөрөгчийн дутуу исэл, аммиак, устөрөгчөөс бүрдэх бага хүчтэй бууруулсан хийн хольцод синтез үүсч болно (7):

Бархасбадь шиг гарагуудын агаар мандалд байдаг чөлөөт устөрөгч байгаа тохиолдолд (6) тэгшитгэлийн дагуу урвал баруунаас зүүн тийш явагдах бөгөөд энэ нь глицин нь аяндаа метан, ус, аммиак болж хувирна гэсэн үг юм. Одоогийн байдлаар Бархасбадийн агаар мандалд хэдэн төрлийн органик синтезийн урвал явагдах боломжтойг олж мэдэх боломжтой бодит хийн хольцтой туршилт хийгдээгүй байна. Ийм туршилтууд нь устөрөгч, гелийн маш өндөр концентрацийг шаарддаг тул хийхэд хэцүү байдаг. Гэсэн хэдий ч нэг бүрэлдэхүүн хэсгийн концентраци буурсан нь (бархасбадийн уур амьсгалыг дуурайлган хийн хольц дахь органик бодисын нийлэгжилтийн туршилтын үр дүнгийн талаархи зарим хэвлэлд устөрөгчийг огт ашиглаагүй гэж мэдээлсэн байдаг) эргэлзээ төрүүлж байна. олж авсан үр дүнгийн үнэ цэнэ.

Бархасбадь болон бусад аварга гаригуудад агаар мандалд үүссэн органик бүтээгдэхүүнүүд хуримтлагдаж, харилцан үйлчлэх тохиромжтой гадаргуу байдаггүй бөгөөд энэ нь химийн хувьслын боломжийг авч үзэхэд анхаарах чухал хүчин зүйл юм. Тиймээс хувьсал нь агаар мандалд, магадгүй усны уурын үүлэн дотор явагдах ёстой. Гэвч Бархасбадийн агаар мандал нь дэлхий дээрх далай шиг тогтвортой орчин биш юм. Энэ нь босоо урсгалаар халуун хийг доод (дотоод) бүс нутгаас зах руу байнга хөдөлгөдөг аварга том зуух шиг юм: тэнд эдгээр хий нь дулаанаа сансар огторгуйд өгч, хөргөсөн хий нь илүү гүн давхарга руу шилжиж, халдаг. дахин. Бархасбадийн үүлэнд ажиглагдсан үймээн самуун нь ийм конвекцийн шинж тэмдэг юм (3-р зургийг үз). Агаар мандлын дээд хэсэгт нарны гэрлээс үүссэн органик молекулууд устаж үгүй ​​болох халуун бүс рүү шилжих нөхцөлд химийн хувьсал хэр эрчимтэй явагдаж чадах вэ? Бараг анзаарагдахгүй байгаа бололтой. Агаар мандалд усны үүлний давхаргын түвшинд байрлах хийн 20 хэмийн температуртай газар руу шилжихэд хэдэн өдөр зарцуулдаг болохыг тооцоолсон байна. Үүний үр дүнд богино хугацааны дараа органик нэгдлүүд задарч, ялгарсан нүүрстөрөгч, азот, хүчилтөрөгч нь дахин метан, аммиак, ус болж хувирна.

Тооцооллыг буруу хийсэн ч гэсэн Бархасбадь гаригийн агаар мандлын нөхцөл нь химийн хувьслын хувьд тийм ч таатай биш байгаа нь тодорхой байна. Нэмж дурдахад, Бархасбадь бол зөвхөн "зуух" төдийгүй бидний харж байгаагаар урвалын хөлөг онгоц бөгөөд энэ нь дулааны нөлөөн дор органик молекулыг өндөр даралтын нөлөөн дор тогтворжуулах боломжийг үгүйсгэдэг. Тиймээс, Бархасбадь гариг ​​дээрх органик нэгдлүүдийн амьдрах хугацаа нь аливаа нарийн төвөгтэй органик нийлэгжилтийг хийх боломжгүй гэж дүгнэх ёстой. Үүнтэй төстэй үндэслэл нь Санчир гаригт хамаарна (4-р зургийг үз); Тэд Далай вангийн хувьд ч үнэн байж магадгүй. Тэнгэрийн ван гариг ​​нууц хэвээр байгаа ч бусад аварга гарагуудаас илүү амьдрах боломжгүй гэж үзэх бүрэн үндэслэл бий.

Титан, Тритон, Плутон

Санчир гаригийн хамгийн том дагуул болох Титан бол Нарны аймгийн цорын ганц сар юм. Вояжер 1 автомат станцын нислэг нь 1980 онд Титаны гадаргуу руу 5000 км-ийн зайд ойртож, гаригийн хэмжээтэй энэхүү ер бусын сансрын биетийн химийн болон физикийн нөхцөл байдлын талаар их хэмжээний мэдээллийг дэлхий рүү дамжуулсан юм. Мөнгөн ус, олон таамаглалд цэг тавь. (Олон эрдэмтдийн хийсэн энэ сарны талаарх мэдээлэл, судалгааны бүрэн хураангуйг Стоун ба Майнер, Поллак нарын нийтлэлээс үзнэ үү.)