Вода с других планет живая

Почему вода так важна для поиска внеземной жизни?

Вода. На Земле ее находят повсюду, от полярных ледяных шапок до паровых гейзеров. А там, где находят воду, находят и жизнь, почти без исключений. «Когда мы находим воду здесь, на Земле — будь это покрытые льдом озера, глубоководные гидротермальные источники, засушливые пустыни — если есть хоть какая-нибудь вода, мы находим и микробов, которые умудряются в ней жить», — говорит Брайан Глейзер, океанограф из Гавайского университета в Маноа, изучающий астробиологию.

Поэтому девиз NASA в охоте на внеземную жизнь был «следуй за водой».

На днях ученые NASA объявили о находке на Марсе: темные потоки, которые ученые видели в течение летних месяцев на Марсе больше десяти лет, оказались свидетельством текущей воды. В то время как соленые потоки могут быть слишком перенасыщенными хлористыми солями, чтобы поддерживать жизнь, они повышают вероятность наличия жизни на Марсе в текущий момент.

Но почему именно вода является настолько важной молекулой для жизни? Могут ли существовать другие ингредиенты, которые обеспечивают идеальный рецепт для жизни на других планетах?

Оказывается, несколько химических свойств воды делают ее незаменимой для живых существ. Вода не только растворяет почти все, но и является одним из немногих материалов, который может пребывать в твердом, жидком и газообразном состоянии в относительно узком диапазоне температур.

Текущая жизнь

Практически вся жизнь на Земле использует мембрану, которая отделяет организм от окружающей среды. Чтобы оставаться в живых, организм берет важные материалы для выработки энергии, отсеивая токсичные вещества вроде отходов. В связи с этим, вода необходима, поскольку она остается жидкой при земных температурах. Поскольку она течет, это обеспечивает эффективный способ передачи веществ из клетки в окружающую среду клетки. Выделять энергию из твердого вещества куда сложнее (хотя есть микробы, которые едят камень), говорит Глейзер.

Другая часть уравнения — помимо того что вода может выносить вещества в клетку и из нее — связана с уникальной химической конфигурацией. Скромная молекула воды состоит из двух атомов водорода, связанных с атомом кислорода.

«То, как они соединены, делает воду замечательным универсальным растворителем», что позволяет ей растворять практически любое вещество, говорит Глейзер.

В первую очередь это благодаря тому, что у молекулы есть полярность, атомы водорода кучкуются на одной стороне молекулы, образуя положительный регион, а кислород на другом конце образует отрицательный заряд. Положительный водородный конец притягивает отрицательные ионы (или атомы с лишним электроном во внешней оболочке), тогда как отрицательный конец притягивает положительные ионы (которые лишены одного из своих электронов).

Удивительные свойства растворения воды делают ее идеальным средством для передачи веществ, вроде фосфатов или ионов кальция, в клетку и из нее.

Фазы воды

Еще одна особенность воды заключается в том, что она может быть твердой, жидкой и газообразной в пределах диапазона температур, которые наблюдаются на Земле. Другие молекулы, которые были определены в качестве хороших кандидатов для поддержания жизни, как правило, остаются жидкими при температурах или давлении, которые будут негостеприимными для самых известных форм жизни.

«Вода на самом деле является сладким местом», — говорит Глейзер.

Тот факт, что вода может быть во всех трех фазах в относительно узком диапазоне давлений, создает много возможностей для процветания жизни, добавляет он.

«Все три состояния воды, доступные на нашей планете, создают приятное разнообразие сред обитания и микроклимата», — говорит Глейзер. К примеру, замороженный лед можно обнаружить в горных ледниках, тогда как водяной пар помогает согревать атмосферу.

Водяная колыбель жизни

Вода может быть больше чем жидкостью, облегчающей протекание жизненных процессов — она может быть защитной колыбелью, которая принесла строительные кирпичики жизни на Землю, говорит Ральф Кайзер, физик и химик Гавайского университета, изучающий астрохимию.

Согласно одной из теорий возникновения жизни на Земле, теории панспермии, ледяные кометы врезались в Землю, неся крошечные органические молекулы, которые стали основой для жизни. Но путешествие через космос — суровое испытание, в первую очередь из-за мощных уровней радиации, которые могут разрушить нежные органические молекулы.

Впрочем, вода в своей твердой форме может обеспечить защиту молекул от радиации. «Возможно, из-за того, что строительные кирпичики были заморожены в воде, она стала их защитной мантией».

В поисках субститутов

Конечно, хотя вода важна для жизни на нашей собственной планете, могут существовать формы жизни, которые живут не по правилам землян.

Ученые также ищут другие жидкости, которые могли бы сыграть аналогичную роль в качестве универсального растворителя и транспортной среды. Среди главных претендентов — аммиак и метан, говорит Крис Маккей, астробиолог из Научно-исследовательского центра Эймса при NASA в Моффет-Филд, Калифорния. Аммиак, как и вода, — это полярная молекула, относительно распространенная во Вселенной, но ученые пока не нашли крупные тела с аммиаком в Солнечной системе.

Метан не полярен, но может растворять многие другие вещества. Впрочем, в отличие от воды, метан становится жидким только при очень холодных температурах — при минус 182 градусах по Цельсию.

«Мы знаем, что на Титане есть большие озера из жидкого метана и этана», это один из спутников Сатурна, говорит Маккей. «Таким образом, весьма интересен вопрос, может ли жизнь использовать жидкий метан или этан».

Источник

Экзопланета Глизе 1214b полностью состоит из воды, но есть ли там жизнь

При поиске жизни на других планетах ученые ориентируются на присутствие воды. Ведь известно, что вода служит источником возникновения и эволюции живых организмов. В таком случае планета Глизе 1214 b должна буквально кишеть многообразием жизни, потому что она почти полностью состоит из воды.

Переместимся на удаленность в 40 световых лет от нас в созвездие Змееносца. Там найдем красный карлик, вокруг которого на удаленности в 2.1 млн. км вращается суперземля Глизе 1214 b. Чтобы вы понимали, один ее год длится всего 36 часов!

По массе Глизе 1214 b превышает земную в 6.55 раз, а по диаметру больше в 2.5 раз. Однако мир уступает земной гравитации из-за низкой плотности. Показатель силы тяжести достигает 0.91 g, что напоминает ситуацию на Венере.

Сравнительные размеры Глизе 1214 b

Но мир приготовил множество сюрпризов. Прежде всего, анализ состава показал, что Глизе 1214 b по массе на 75% состоит из воды и лишь 25% отведено на каменистые материалы и железо. Возможно, вас это не удивит, ведь во многих источниках встречается информация, что Земля на 71% покрыта водой.

Но здесь речь идет именно о соотношении масс. Если взять всю воду на Земле и противопоставить ее скалистым материалам, то количество земной воды по массе составит всего лишь 0.02%! А теперь представьте ситуацию на Глизе 1214 b.

Глизе 1214 b на фоне родительской звезды

Однако не думайте, что вам суждено оказаться в водном мире, где плотный слой воды покрывает скромное скалистое ядро. Исследователи считают, что поверхность планеты прогревается на 200 °C. Это приводит к тому, что весь водный объем приобретает экзотические формы. Прежде всего, атмосфера представлена густым водяным паром с небольшими вкраплениями водорода и гелия.

Если опустимся ниже, то столкнемся с горячим льдом. Это экзотическое вещество не встречается в естественных условиях на Земле, но его можно создать в лабораторных условиях. Дело в том, что при высоком давлении (больше 20000 атмосфер) вода способна оставаться в твердом состоянии даже при нагреве +76 °C.

Кроме того, жидкость присутствует в виде супержидкой воды. Эта разновидность также не встречается в земных условиях. Ее особенность в невероятной текучести. Она льется почти без трения. То есть, вы могли бы налить ее в стакан, поставить его прямо, а жидкость будет свободно выливаться через край.

За счет своих необычных характеристик Глизе 1214 b кажется интересной для изучения. Исследователи хотят понять, как она сформировалась, и являются ли ее характеристики чем-то типичным или же это уникальный мир.

Источник

Вода есть не только на Земле, но и на других планетах. Как она туда попала?

Вода есть не только на Земле, но и в космосе, например, на Луне и других планетах. Но как она туда попадает? Рассказываем, что известно об образовании космической воды, как она перемещается между планетами и зачем нужна.

Читайте «Хайтек» в

Внеземная вода

Вода вне планеты Земля или хотя бы следы ее существования в прошлом являются объектами сильного научного интереса, так как предполагают существование внеземной жизни.

Земля, 71% поверхности которой покрыто водными океанами, является на данный момент единственной известной в Солнечной системе планетой, содержащей воду в жидком состоянии.

Имеются научные данные, что на некоторых спутниках планет-гигантов (Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна) вода может находиться под толстой корой льда, покрывающей небесное тело. Однако однозначных доказательств наличия жидкой воды в Солнечной системе, кроме как на Земле, на данный момент нет.

Океаны и вода могут иметься в других звездных системах и/или на их планетах и других небесных телах на их орбите. Например, водяной пар был обнаружен в 2007 году в протопланетном диске в 1 а. е. от молодой звезды MWC 480.

Ранее считалось, что водоемы и каналы с водой могут находиться на поверхности Венеры и Марса. С развитием разрешения телескопов и появлением других методов наблюдения эти данные были опровергнуты. Однако присутствие воды на Марсе в далеком прошлом остается темой для научных дискуссий.

Томас Голд в рамках гипотезы о Глубокой горячей биосферы заявлял, что многие объекты Солнечной системы могут содержать подземные воды.

Лунные моря, представляющие собой, как сейчас известно, огромные базальтовые равнины, ранее считались водоемами. Впервые некоторые сомнения относительно водной природы лунных «морей» высказал Галилей в своем « Диалоге о двух системах мира». Учитывая, что теория гигантского столкновения на данный момент является господствующей среди теорий происхождения Луны, можно сделать вывод, что на Луне никогда не было морей или океанов.

Вспышка от столкновения разгонного блока «Центавр» зонда LCROSS с Луной

В июле 2008 года группа американских геологов из Института Карнеги и Университета Брауна обнаружила в образцах грунта Луны следы воды, в большом количестве выделявшейся из недр спутника на ранних этапах его существования. Позднее большая часть этой воды испарилась в космос.

Российские ученые с помощью созданного ими прибора LEND, установленного на зонде LRO, выявили участки Луны, наиболее богатые водородом. На основании этих данных НАСА выбрало место для проведения бомбардировки Луны зондом LCROSS. После проведения эксперимента, 13 ноября 2009 года НАСА сообщило об обнаружении в кратере Кабеус в районе южного полюса воды в виде льда.

По мнению руководителя проекта Энтони Колапрета, вода на Луне могла появиться из нескольких источников: из-за взаимодействия протонов солнечного ветра с кислородом в почве Луны, принесена астероидами или кометами или межгалактическими облаками.

Согласно данным, переданным радаром Mini-SAR, установленным на индийском лунном аппарате Чандраян-1, всего в регионе северного полюса обнаружено не менее 600 млн тонн воды, большая часть которой находится в виде ледяных глыб, покоящихся на дне лунных кратеров. Вода была обнаружена в более чем 40 кратерах, диаметр которых варьируется от 2 до 15 км. Сейчас у ученых уже нет никаких сомнений в том, что найденный лед — это именно водный лед.

Венера

До того, как космические аппараты сели на поверхность Венеры, высказывались гипотезы, что на ее поверхности могут находиться океаны. Но, как выяснилось, для этого на Венере слишком жарко. В то же время в незначительном количестве водяной пар обнаружен в атмосфере Венеры.

На данный момент имеются веские основания считать, что в прошлом на Венере существовала вода. Мнения ученых расходятся лишь в отношении того, в каком состоянии она находилась на Венере. Так, Дэвид Гринспун из Национального музея науки и природы в Колорадо и Джордж Хасимото из Университета города Кобэ считают, что вода на Венере существовала в жидком состоянии в виде океанов.

Свои выводы они основывают на косвенных признаках существования гранитов на Венере, которые могут образоваться лишь при значительном присутствии воды. Однако гипотеза о вспышке вулканической активности на планете около 500 млн лет назад, которая полностью изменила поверхность планеты, затрудняет проверку данных о существовании океана воды на поверхности Венеры в прошлом. Ответ мог бы дать образец грунта Венеры.

Эрик Шасефьер из Университета Париж-Юг (Université Paris-Sud) и Колин Уилсон из Оксфордского университета считают, что вода на Венере никогда не существовала в жидком виде, но содержалась в гораздо большем количестве в атмосфере Венеры. В 2009 году с помощью зонда Venus Express были получены доказательства того, что из-за солнечного излучения большой объём воды был потерян из атмосферы Венеры в космос.

Телескопические наблюдения со времен Галилея давали ученым возможность допускать, что на Марсе есть жидкая вода и жизнь. По мере роста объема данных о планете оказалось, что воды в атмосфере Марса содержится ничтожно малое количество, и было дано объяснение феномену марсианских каналов.

Ранее считалось, что до того, как Марс высох, он был более похожим на Землю. Открытие кратеров на поверхности планеты поколебало эту точку зрения, но последующие открытия показали, что, возможно, вода в жидком состоянии присутствовала на поверхности Марса.

Имеется гипотеза о существовании в прошлом покрытого льдом Марсианского океана.

Имеется ряд прямых и косвенных доказательств присутствия в прошлом воды на поверхности Марса или в его глубине.

1. На поверхности Марса выявлено около 120 географических областей, носящих признаки эрозии, которая, скорее всего, протекала при участии жидкой воды. Большинство этих областей в средних и высоких широтах, причем большая их часть находится в южном полушарии. Это прежде всего дельта высохшей реки в кратере Эберсвальде. Кроме того, к этим областям можно отнести другие участки поверхности Марса, такие как Великая северная равнина и равнины Эллада и Аргир.
2. Обнаружение марсоходом «Оппортьюнити» гематита — минерала, который не может образоваться в отсутствие воды.
3. Обнаружение марсоходом «Оппортьюнити» горного обнажения Эль-Капитан. Химический анализ слоистого камня показал содержание в нем минералов и солей, которые в земных условиях образуются во влажной теплой среде. Предполагается, что когда-то этот камень находился на дне марсианского моря.
4. Обнаружение марсоходом «Оппортьюнити» камня «Эсперанс-6» ( Esperance 6), в результате исследования которого был сделан вывод, что несколько миллиардов лет назад этот камень находился в потоке воды. Причем эта вода была пресной и пригодной для существования в ней живых организмов.

Остается открытым вопрос, куда ушла большая часть жидкой воды с поверхности Марса.

Вода за пределами Солнечной системы

Большинство из более чем 450 обнаруженных внесолнечных планетных систем сильно отличаются от нашей, что позволяет считать нашу Солнечную систему принадлежащей к редкому типу. Задачей современных исследований является обнаружение планеты размером с Землю в обитаемой зоне своей планетной системы (зоне Златовласки).

Кроме того, океаны могут находиться и на крупных (размером с Землю) спутниках планет-гигантов. Хотя сам по себе вопрос существования столь крупных спутников является дискуссионным, телескоп Кеплера обладает достаточной чувствительностью, чтобы обнаружить их. Имеется мнение, что каменистые планеты, содержащие воду, сильно распространены по всему Млечному Пути.

Откуда появляется вода?

Водород почти так же стар, как сама Вселенная: его атомы появились, как только температура новорожденной Вселенной упала настолько, что смогли существовать протоны и электроны. С тех пор водород уже 14,5 млрд лет остается самым распространенным элементом Вселенной и по массе, и по числу атомов. Облака газа, состоящие в основном из водорода, заполняют весь космос.

В результате гравитационного коллапса облаков водорода и гелия появились первые звезды, внутри которых начался термоядерный синтез и образовались новые элементы, в том числе кислород. Кислород и водород дали воду; первые ее молекулы могли сформироваться сразу после появления первых звезд — 12,7 млрд лет назад. В форме очень рассеянного газа она заполняет межзвездное пространство, охлаждая его и таким образом приближая рождение новых звезд.

Вода, присутствовавшая в породившем звезду облаке газа, переходит в вещество протопланетного диска и объектов, которые формируются из него, – планет и астероидов. В конце жизни самые массивные звезды взрываются сверхновыми, оставляя после себя туманности, в которых вспыхивают новые звезды.

Как вода перемещается между небесными телами?

Новая гипотеза связывает наличие воды на Луне с действием «земного ветра» — потока частиц, выброшенных сюда магнитосферой нашей планеты.

Вода может появляться и непосредственно на Луне. Согласно одной из новых перспективных гипотез, протоны солнечного ветра достигают ее поверхности, не защищенной ни атмосферой, ни магнитосферой, как наша Земля. Здесь они взаимодействуют с оксидами в составе минералов, образуя новые молекулы воды и постоянно пополняя запас улетучивающейся в космос влаги.

Тогда в периоды, когда Луна оказывается ненадолго укрыта от солнечного ветра, количество воды на ее поверхности должно уменьшаться. Компьютерное моделирование предсказывает, что за несколько дней в районе полнолуния, когда спутник проходит сквозь длинный вытянутый «хвост» земной магнитосферы, содержание воды на высоких широтах должно падать очень заметно.

Этот процесс рассмотрели авторы новой статьи. С помощью данных, собранных японским окололунным зондом Kaguya, они регистрировали изменения в потоке солнечного ветра, «омывающего» спутник. А наблюдения индийского аппарата Chandrayaan-1 помогли оценить распределение воды в приполярных регионах. Однако результаты оказались довольно неожиданными: никаких существенных изменений в количестве льда в положенные дни не происходит.

Поэтому ученые выдвигают другую гипотезу происхождения воды на Луне, не связанную с эффектами солнечного ветра. Дело в том, что магнитосфера Земли также способна направлять протоны и поливать лунную поверхность не меньшим количеством частиц, чем солнечный ветер: хотя и далеко не так сильно ускоренными. Поток содержит и протоны, и ионы кислорода из верхних слоев земной атмосферы. Этого «земного ветра» может быть достаточно для образования новых молекул воды на Луне.

Ученые планируют продолжить свои исследования Луны с помощью более мощной техники, чтобы найти лучшие регионы для будущих исследований спутника, а также добычи полезных ископаемых.

Источник