Сонячна система. Походження сонячної системи.

Передмова.

Сучасна наука має у своєму розпорядженні багатим матеріалом про фізико-хімічну основу життя, про шляхи, які могли кілька мільярдів років привести до виникнення примітивних організмів.

Глава 1: Походження Сонячної системи (гіпотеза О. Ю. Шмідта)

Всесвіт настільки грандіозна, що в ній почесно грати навіть скромну роль

Х а р л о у Ш е п л і

Частина 1: Космогонія

Космогонія -- наука, що вивчає походження і розвиток небесних тіл, наприклад планет і їх супутників, Сонця, зірок, галактик. Астрономи спостерігають космічні тіла на різної стадії розвитку, що утворилися недавно й у далекому минулому, швидко "старіючі" або майже "застиглі" у своєму розвитку. Зіставляючи численні дані спостережень із фізичними процесами, які можуть відбуватися за різних умов у космічному просторі, вчені намагаються пояснити, як виникають небесні тіла. Єдиної, завершеної теорії утворення зірок, планет чи галактик поки не існує. Проблеми, з якими зіткнулися вчені, часом важко вирішувані. Вирішення питання про походження Землі і Сонячної системи в цілому значно ускладнюється тим, що інших подібних систем ми поки не спостерігаємо. Нашу сонячну систему не з чим поки що порівнювати, хоча системи, подібні до неї, мають бути досить поширені і їх виникнення повинно бути не випадковим, а закономірним явищем

В даний час при перевірці тієї чи іншої гіпотези про походження Сонячної системи в значною мірою грунтується на даних про хімічний склад і вік порід Землі та інших тіл Сонячної системи. Найбільш точний метод визначення віку порід полягає в підрахунку відношення кількості радіоактивного урану до кількості свинцю, що знаходиться в даній породі. Швидкість цього процесу відома точно, і її не можна змінити ніякими способами. Найдавніші гірські породи мають вік кілька мільярдів років. Земля в цілому, очевидно, виникла дещо раніше, ніж земна кора.

У середині XVIII століття німецький філософ І. Кант запропонував свою теорію утворення Сонячної системи, що грунтується на законі всесвітнього тяжіння. Вона передбачала виникнення Сонячної системи з хмари холодних пилинок, що знаходяться в безладному хаотичному русі. У 1796 році французький вчений П. Лаплас докладно описав гіпотезу утворення Сонця і планет з вже обертається газової туманності. Лаплас врахував основні характерні риси Сонячної системи, які повинна була пояснити будь-яка гіпотеза про її походження. У даний період найбільш розробленою є гіпотеза О. Ю. Шмідта, розроблена в середині століття.

Частина 2: Туманність

Давайте перенесемося в далеке минуле, приблизно на 7 мільярдів років тому. Сучасна наука, як кажуть вчені, з достатнім ступенем імовірності дозволяє нам уявити що відбувалися тоді події. Одним словом ми "висимо" в космосі і спостерігаємо за життям однієї з газово-пилових, воднево-гелієвих (з домішкою важких елементів) туманностей. Тієї, яка в майбутньому дасть початок нашій Сонячній системі, Сонцю, Землі і нам з вами. Туманність темна і непрозора, як дим. Зловісною невидимкою повільно повзе вона на тлі чорної безодні, і про її рваних, розмитих обрисах можна тільки здогадуватися з того, як поступово тьмяніють і гаснуть за нею далекі зірки. Через деякий час ми виявляємо, що туманність повільно повертається навколо свого центру, ледь помітно обертається. Ми помічаємо так само, що вона поступово зменшується, стискається, очевидно ущільнюючись при цьому. Діє тяжіння, збираючи до центру частинки туманності. Обертання туманності при цьому прискорюється. Якщо ви хочете зрозуміти механіку цього явища, згадайте простий земний приклад - що обертається на льоду спортсмена-фігуриста. Не роблячи ніякого додаткового поштовху, він прискорює своє обертання лише тим, що руки, до цього розчинені в сторони, притискає до тілу. Працює "Закон збереження кількості руху". Минає час. Туманність обертається все швидше. А від цього виникає і збільшується відцентрова сила, здатна боротися з тяжінням. Центробежная сила нам добре знайома. Вона, наприклад, "працює" у будь-якому автобусі, коли на крутому завороту валить пасажирів, які стоять. Боротьба двох сил, тяжіння і відцентрової, починається в туманності при прискоренні її обертання. Тяжіння стискає туманність, а відцентрова сила прагне роздути її, розірвати. Але тяжіння тягне частинки до центру з усіх сторін однаково. А відцентрова сила відсутній на "полюсах" туманності й найсильніше виявляється на її "екваторі". Тому саме на "екваторі" вона виявляється сильніше тяжіння і роздуває туманність у боки. Туманність, продовжуючи обертатися все швидше, сплющується, з кулі перетворюється на плоску "корж", схожу на спортивний диск. Настає момент, коли на зовнішніх краях "диска" відцентрова сила врівноважує, а потім і пересилює тяжіння. Клоччя туманності тут починають відділятися. Центральна частина її продовжує скорочуватися, все прискорюючи своє обертання, і від зовнішнього краю продовжують відходити все нові й нові шматки, окремі газопилові хмари.

Частина 3: Народження Сонця

І ось туманність придбала зовсім інший вигляд. У середині величаво обертається величезна темне, трохи сплющене хмара, а довкола нього на різних відстанях пливуть кругових орбітах, розташованих приблизно в одній площині, що відірвалися від нього невеликі "хмари-супутники". Вслід за центральним хмарою. Воно продовжує ущільнюватися. Але тепер із силою тяжіння починає боротися нова сила - сила газового тиску. Адже в середині хмари накопичується все більше частинок речовини. Там виникає "страшна тіснота" і "неймовірна штовханина "частинок. Вони метушаться, все сильніше ударяючи один одного. Мовою фізиків - в центрі підвищуються температура і тиск. Спочатку там стає тепло, потім жарко. Зовні ми цього не помічаємо: хмара величезне і непрозоро. Тепло назовні не виходить. Але от щось всередині сталося! Хмара перестало стискуватися. Могутня сила збільшеного від нагрівання газового тиску зупинила роботу тяжіння. Різко війнуло нестерпним жаром, як з жерла раптово що відкрилася печі! В глибині чорної хмари стали слабо просвічувати рвуться назовні клуби тьмяного червоного полум'я. Вони все ближче і яскравіше. Шар велично кипить, перемішуючи вирвався вогонь ядра з чорним туманом своїх околиць. Спопеляючого жар змушує нас відскочити ще подальшого вдоско тому. Однак, вирвавшись назовні, гарячий газ послабив протидію тяжінню. Хмара знову стало стискуватися. Температура в його центрі знову почала зростати. Вона дійшла вже до сотень тисяч градусів! У цих умовах речовина не може бути навіть газоподібним. Атоми розвалюються на свої частини. Речовина переходить в стан плазми. Але і плазма - Шалена штовханина атомних ядер і електронів - не може виносити нагрів до нескінченності. Коли її температура підніметься вище десяти мільйонів градусів, вона як би "запалюється". Удари часток один про одного стають так сильні, що ядра атомів водню вже не відскакують один від одного, як м'ячики, а врізаються, вдавлюються один в одного і зливаються один з одним. Починається "ядерна реакція". З кожних чотирьох ядер атомів водню утворюється одне ядро гелію. При цьому виділяється величезна енергія. Таке ось "ядерне горіння "водню почалося і в наш розпеченому кулі. Цей "пожежа" тепер вже не зупинити. "Плазма" розбушувалася. Газове тиск в центрі запрацювало з подесятереною силою. Плазма рветься назовні, як пара з котла. З дивовижною силою вона зсередини тисне на зовнішні шари кулі й припиняє їхнє падіння до центру.

Встановилося рівновагу. Плазмі не вдається розірвати кулю, розкидати його уривки в сторони. А тяжінню не вдається зламати тиск плазми і продовжити стискання кулі. Сліпуче світиться біло-жовтим світлом куля перейшов у стійку стадію. Він став зіркою. Став нашим Сонцем! Тепер воно буде мільярдами років, не змінюючи розміру, не охолоджуючись і не перегріваючись, світити однаково яскравим біло-жовтим світлом. Поки всередині не вигорить весь водень. А коли він весь перетвориться на гелій, зникне "підпора" усередині Сонця, воно стиснеться. Від цього температура в її надрах знову підвищиться. Тепер вже до сотень мільйонів градусів. Але тоді "розпалиться" гелій, перетворюючись на більш важкі елементи. І стиснення знову припиниться.

Є в запасі у зірок ще кілька ядерних реакцій, що вимагають для свого почала все більше високих тисків і температур. У них "варяться" ядра все більш складних і важких елементів. Зрештою, всі можливі реакції будуть вичерпані. Зірка стиснеться, стане крихітним "білим карликом". Потім поступово охолоне, потьмяніє. Нарешті, погасне зовсім. Мовчазний невидимкою буде плисти в космосі "чорний карлик" - холодна "головешка", що залишилася від колись бурхливого потужного багаття. Як бачимо з вихідного матеріалу - водню - в надрах зірок, в ядерних реакціях синтезу "варяться" ядра атомів усіх елементів. І мабуть, можна сказати, що саме там, у надрах зірок, закладається початок життя. Адже саме там виникають ядра "атома життя" вуглецю. А за ними ядра атомів усіх інших необхідних для життя елементів таблиці Менделєєва. Не обов'язково це цінне "вариво" виявляється потім похованим у остившіх "чорних карликів". У багатьох зірок, що утворилися з більших згустків туманностей, ядерне горіння проходить дуже бурхливо. Газове тиск виявляється набагато сильніше тяжіння. Воно роздуває зірку, рве її на шматки, розкидаючи на всі боки. Ці грандіозні вибухи в зоряному світі іноді спостерігаються із Землі і називаються спалахами "наднових зірок". У результаті вибуху зоря розсіюється в міжзоряному просторі, збагачуючи його важкими елементами. Це основне джерело тієї таємничої, життєво важливої домішки, про яку ми говорили раніше. Тепер про виділення цієї домішки.

Частина 4: Освіта планет

Повернемося до супутникам нашого Сонця, до тих уривків туманності, які відірвалися від центрального згустку під дією відцентрової сили і почали кружляти навколо нього. Саме тут створюються умови, що сприяють розділенню легенів і важких часток туманності. Відбувається щось схоже на наш древній спосіб видобутку золота промиванням з золотоносного піску або на провеіваніе зерна в молотарка. Струмінь води або повітря відносить легкі частинки, залишаючи важкі. Хмари-супутники знаходяться на дуже різних відстанях від Сонця. Далекі воно майже не гріє. Зате в близьких - його жар випаровує все здатне випаруватися. А його сліпучий найяскравіший світло, працюючи як своєрідний "вітер", видуває з них все випарується, взагалі все легке, залишаючи лише те, що важчі, що "не зрушити з місця". Тому тут майже не залишається легких газів - водню й гелію, основною складовою газопилової туманності. Мало залишається і інших "летючих" речовин. Все це несеться гарячим "вітром" у далечінь. У результаті через деякий час хімічний склад хмар-супутників стає зовсім різним. У далеких - він майже не змінився. А в тих, що кружляють поблизу що виливають жар і світло Сонця, залишився лише "пропечений" і "обдутий" матеріал - виділена "дорогоцінна життєво важлива домішка" важких елементів. Матеріал для створення жилої планети готовий. Починається процес перетворення "матеріалу" в "виріб", часток туманності - в планети.

а) Етап перше - злипання частинок.

У далеких хмарах-супутниках численні молекули легких газів і рідкі легкі пилинки потроху збираються у величезні пухкі кулі малої щільності. Надалі це планети групи Юпітера. У хмарах-супутниках, близьких до Сонця, важкі пилинки злипаються в щільні кам'янисті грудки. Вони поєднуються у величезні масивні скелясті брили, жахливими сірими кутастими громадами що пливуть по орбітах навколо своєї зірки. Рухаючись по різних, іноді пересічним орбітах, ці "астероїди", розміром в десятки кілометрів кожний, зіштовхуються. Якщо на невеликій відносної швидкості, то як би "вдавлюються" один у інший, "нагромаджуються", "налипає" один на інший. Об'єднуються в більші. Якщо на великій швидкості, то мнуть, кришать друг одного, породжуючи нову "дрібниця", незліченні уламки, оскільки, які знову проходять довгий шлях об'єднання. Сотні мільйонів років йде цей процес злиття дрібних часток у великі небесні тіла. У міру збільшення своїх розмірів вони стають все більш куляста. Зростає маса - зростає сила тяжіння на їхній поверхні. Верхні шари тиснуть на внутрішні. Виступаючі частини виявляються вантажем більш важким і поступово занурюються в товщу нижележащих мас, розсовуючи їх під собою. Ті, відходячи в сторони, заповнюють собою западини. Грубий "ком" поступово згладжується. В результаті поблизу Сонця утворюються декілька порівняно невеликих за розміром, але дуже щільних, що складаються з дуже важкого матеріалу, планет земної групи. Серед них - Земля. Всі вони різко відрізняються від планет групи Юпітера багатством хімічного складу, великою кількістю важких елементів, великою питомою вагою. Тепер подивимося на Землю. На зоряному фоні, освітлений з одного боку яскравими сонячними променями, пливе перед нами величезний кам'яний шаріще. Він ще не гладкий не рівний. Ще стирчать де-не-де виступи зліпили його брил. Ще "читаються" не повністю заплилі "шви" між ними. Поки це ще "груба робота". Але ось що цікаво. Вже є атмосфера. Трохи мутнувата, очевидно, від пилу, але без хмар. Це видавлені з надр планети водень і гелій, які свого час прилипли до кам'янистих часток і якимось дивом вціліли, не були "здути" сонячними променями. Первинна атмосфера Землі. Довго вона не протримається. "Не києм, то палицею" Сонце знищить її. Легкі рухливі молекули водню й гелію під дією нагрівання сонячними променями будуть поступово випаровуватися в космос. Цей процес називається "диссипацией"

б) Етап другий - розігрівання.

Усередині планети, в суміші з іншими виявляються затиснутими, "замкнутими" радіоактивні речовини. Вони відрізняються тим, що безперервно виділяють тепло, ледь помітно нагріваються. Але в товщі планети цього тепла немає куди вийти, немає вентиляції, немає омиваючої вологи. Над ними - потужна "шуба" з верхніх шарів. Тепло накопичується. Від цього радіоактивного розігрівання починається розм'якшення всієї товщі планети. У розм'якшеному вигляді речовини, свого часу хаотично, безсистемно зліпили її, починають тепер розподіляться за вагою. Важкі поступово опускаються, тонуть до центру. Легкі видавлюються ними, піднімаються вище, спливають все ближче до поверхні. Поступово планета набуває будову, подібне теперішньої нашої Землі, в центрі, стислій жахливим вагою навалилися зверху шарів, важке ядро. Воно оточене "мантією" - товстим шаром речовини легше вагою. І нарешті, зовні зовсім тонка, товщиною всього в кілька десятків кілометрів, "кора", що складається з найлегших гірських порід. Радіоактивні речовини в основному містяться в легких породах. Тому тепер вони зібралися в "корі", гріють її. Основне тепло з поверхні планети йде в космос, від планети "трохи повіяло теплом ". А на глибині десятків кілометрів тепло зберігається, розігріваючи гірські породи.

в) Етап третя - вулканічна діяльність.

У деяких місцях надра планети розпалюються до червоного. Потім навіть більше. Камені плавляться, перетворюються на розпечену, що світиться оранжево-білим світом вогненну кашу -- "магму". У товщі кори їй тісно. У ній повно стислих газів, які готові були б підірвати, розкидати всю цю магму на всі боки вогняними бризками. Але сил для цього не вистачає. Занадто міцна й важка навколишнє і придавив зверху кора планети. І вогненна магма, намагаючись хоч як-небудь вирватися наверх, на свободу, намацує між стискають її брилами слабкі місця, протискується в щілини, подплавляя їх стінки своїм жаром. І потроху з роками, століттями набираючи силу, піднімається з глибин до поверхні планети. І ось перемога! "Канал" пробитий! Стрясаючи скелі, з гуркотом виривається з надр стовп вогню. Клуби диму і пари здіймаються до неба. Летять вгору камені і попіл. Вогняна магма, яка називається тепер "лава", виливається на поверхні планети, розтікається в сторони. Відбувається виверження вулкану. Таких "пробитих зсередини дірок" на планеті багато. Вони допомагають молодий планеті "боротися з перегрівом". Через них вона звільняється від накопичивши?? ейся вогняної магми, "видихає" розпираючий її гарячі гази -- в основному вуглекислий газ і водяна пара, а з ними - різні домішки, такі, як метан, аміак. Поступово в атмосфері майже зникли водень і гелій, і вона стала складатися в основному з вулканічних газів. Кисню в ній поки немає і в помині. Для життя ця атмосфера зовсім не придатна. Дуже важливо, що вулкани викидають на поверхню велику кількість водяної пари. Він збирається в хмари. З них на поверхню планети ллються дощі. Вода стікає в низини, накопичується. І потроху на планеті утворюються озера, моря, океани, в яких може розвинутися життя.

Тут треба зробити застереження. З декількох гіпотез походження життя найбільш поширену, що здається нам найбільш обгрунтованою, гіпотезу мимовільного зародження життя запропонував академік О. І. Опаркін.

Частина 5: Чому саме Земля?

А поки - про Землі, ідеально підготовленою до того, щоб стати нашою колискою. Нам пощастило. На землі збіглося кілька сприятливих для життя обставин. Далеко не кожна зірка стає Сонцем, оточеним планетами. Варто було туманності повільніше обертатися, не виникла б відцентрова сила, не відірвалися б клаптики від центрального згустку, не виникли б планети. І пливла б така самотня "бездітна" зірка в чорній безодні, безплідно марнуючи своє тепло і світло ... Далеко не кожна зірка, що породила планети, здатна створити на них умови, придатні для зародження життя. Для зародження і розвитку життя потрібно дуже багато часу, мільярди років. Весь цей час зірка повинна горіти рівно, спокійно, однаково. Тоді умови на планеті будуть постійними - і життя зможе до них пристосуватися. Але ж зірки далеко не такі не всі такі спокійні, як наше Сонце. Молоді зірки іноді спалахують. Хвиля спопеляючого спека обрушується на навколишні планети, спалюючи, випаровуючи все, що здатне горіти і кипіти. Життя на планеті після такого вогненного урагану, безумовно, загине, і на порожньому голом кулі треба буде починати все спочатку. Для розвитку життя потрібне спокійне зірка. Наше Сонце - спокійна зірка. Але поставте нашу Землю ближче до Сонця, наприклад, на місце Меркурія або Венери. Від нестерпної спеки на Землі навіть не зможуть утворитися океани. Вода відразу википить. Яка вже тут життя. Відсуньте Землю далі від Сонця, куди-небудь у район Юпітера. Теж життя не виникне. Вода - основа життя буде там завжди замерзлої. Нам пощастило ще в тому, що орбіта Землі кругова, але ж могла бути галактика. От уявіть собі, що Земля то наближається до Сонця так близько, що вода з її поверхні вся випаровується, то віддаляється так далеко, що вода, випавши з атмосфери назад на Землю, промерзає наскрізь. Через "комфортне" місце, де температури "в самий раз", вона проноситься двічі на рік з такою швидкістю, що "нічого не встигнути зробити ". Для зародження і розвитку життя просто немає часу. Подібний жар-холод може бути не тільки від еліптичності орбіти. Бувають "подвійні зірки ". Тоді при будь-якій орбіті планета не може завжди бути на рівній відстані від джерела тепла. То одне сонце близько, то інше, то обидва далеко. Нам пощастило і в сенсі розміру нашої планети. Будь вона менша, наприклад, розміром з Місяць, не утримати їй на собі атмосферу. А значить, і воду, схильну випаруються, переходячи в атмосферу. Скільки б вулкани не підкидає все нові й нові порції газів і води, все це швидко випарується в космос. На Місяці тому й немає ні атмосфери, ні води, ні життя. Незручна для життя і Земля, розміром, скажімо, з Юпітер. Незручна із-за дуже сильного тяжіння. Така велика "Земля" буде тримати на собі дуже густий шар атмосфери, яка містить до того ж водень і гелій, несприятливі для виникнення життя. Товстий шар дуже щільних хмар створить на такій планеті вічний морок. А без цілющий сонячних променів яка може бути життя? Одним словом, коли ми дивимося на небо, усипане зірками, не треба забувати, що, по-перше, ймовірно, далеко не всі зірки мають планети, а по-друге, далеко не всі планети придатні для життя. Але ... зірок в нашій галактиці приблизно 100 мільярдів, і вже напевно, в ній досить планет, схожих на Землю.

Глава 2: Зародження життя (гіпотеза А. И. Опаркіна)

Задовго до того, як ми встановили контакт з іншими розумними істотами, що живуть де-небудь у галактиці, ми повинні зрозуміти не тільки те місце, яке ми займаємо, а й пройдений нами довгий шлях.

Джон Бернал

Частина 1: Початок

Отже, перед нами планета Земля. Вона має океан. Уявімо його собі. Річки, що впадають у нього, спочатку течуть по схилах гір, по дорозі Кроша гірські породи, і все, що можуть, виносять з собою в океан. Атмосфера над океаном насичена вулканічними газами, пилом, попелом. Хвилі, розлітаючись бризками, захоплюють все це в свої глибини. В результаті вода в первозданному океані гірко-солона, каламутна. Вона -- справжній "бульйон", стільки тут всього перемішано і загубився. Тут можна зустріти майже всі елементи таблиці Менделєєва. Особливо багато тих, які необхідні для створення живих істот. Тепла вода забезпечує молекул і атомів хорошу рухливість, перемішування, контакти між собою в самих різних поєднаннях. Але для хімічних реакцій цього мало. Для них часто буває потрібна "зовнішня" сила. Поштовх ззовні може допомогти атомів і молекул з'єднатися, може розбити молекули на частини. Хіміки для прискорення реакцій часто застосовують нагрів. Подібним же чином діє і природа. Для цього працюють не тільки частинки світла - фотони, але і "космічні промені" - Осколки атомів, викинуті далекими зірками, які цілодобово проносяться крізь атмосферу і встромлюють в товщу океану. Їх удари особливо сильні і більше годяться для розбивання молекул.

Частина 2: Сяйнула блискавка

Небо заволокли чорні хмари. У них і у воді накопичуються електричні розряди. Вони рвонулися назустріч один одному. Сліпуча спалах блискавки освітив хвилі і прибережні скелі. А в товщі води при цьому різко метнулися молекули, штовхали один з одним. Деякі від ударів розвалилися. Зате інші, навпаки, з'єдналися. Стихла гроза. Настала ніч. Далеко від берега на дні океану прокинувся дрімав вулкан. Гарячі гази, вирвавшись з його жерла, розчинилися у воді, наситивши її новими порціями вуглекислоти, метану, аміаку, сірчистого газу. З надр планети пішла в чорну безодню вогненна лава. Спалахнула червоним сяйвом, закипіла вода. Хмари сліпуче виблискуючих бульбашок кинулися вгору. Завирували, засвітилися зсередини в темряві ночі чорні хвилі. Густі хмари пари накрили їх. "Бульйон" над вулканом став гаряче і гущі. Цілими купами попливли нові, химерні "грудки" атомів - тільки що виниклі великі молекули ...

Частина 3: Природний відбір

Океанські хвилі без кінця перемішують, переставляють атоми, по-різному комбінують їх. Молекули створюються і розпадаються. Знову і знову в кожній краплі океану повторюються мільярди разів вже випробувані і не виправдали себе поєднання. Невже в таких умовах можлива хоч якась еволюція? Можлива. Самі собою, без жодного плану або системи, створюються різні, які вийдуть, варіанти молекул. А потім випробовуються. Нагорі, в небі, розігралася гроза. І ми бачимо, як при спалаху блискавок, шарахнувшісь, розвалюються, розсипаються все слабко пов'язані молекули. А ті, що витримали цю перевірку на міцність, залишаються. Уже на цьому етапі хімічної еволюції речовини працює своєрідний "природний відбір ". Еволюція йде в напрямку створення все більш складних і при цьому міцних молекул, що володіють все новими й новими властивостями. А це наближає можливість намацати надалі такі форми і властивості молекул, які зроблять речовина істотою. У хімічній еволюції речовини головну роль відіграють атоми вуглецю. Це особливий, незамінний елемент. Його атоми мають воістину невичерпними "потенційними можливостями". Вони четирехвалентни (тобто дуже висока здатність приєднувати атоми і молекули інших хімічних елементів), що в атомному світі рідкість. Чіпляючись один за одного, вони можуть утворювати молекули у вигляді кілець або ланцюжків, при цьому прихоплюючи інші атоми або молекули. І тоді кільця і ланцюжки обростають "гронами", створюються грандіозні, найскладніші молекули у вигляді розгалужених дерев, що налічують в своєму складі багато тисяч атомів різних елементів. Сьогодні таких молекул в природі незліченна безліч варіантів. Але поки вони ще не створилися. У первозданному океані йдуть експерименти. Фронт роботи найширший - весь океан. Атомів - скільки завгодно. Часу - сотні мільйонів років. І ось ні-ні, десь виходить щось цікаве. Виникає цілком випадково якась нова комбінація атомів, що володіють прогресивними властивостями. І значить, крихітний крок до появи життя зроблено. Роблячи, може Можливо, лише по одному такому кроці за тисячі років, природа за мільярд років все-таки дійшла до виникнення життя. Спробуємо подумки уявити собі головні з цих кроків. Припустимо кілька мільйонів років і знову повернемося в первозданний океан. Крім вихідних крихітних і примітивних молекул, на зразок метану, аміаку і вуглекислого газу, з яких все почалося, перед нами тепер плаває у воді безліч абсолютно нових, незнайомих комбінацій атомів. З'явилися, наприклад, полімери - довгі ланцюжки з молекул. Іноді однакових, іноді різних. З'явилися каталізатори. Це молекули-помічники, молекули-посередники, що полегшують перебудову інших молекул. Через багато мільйонів років ми бачимо, що простенькі полімери стали поліпептидами. Пливуть довгі, складні, гіллясті нитки, що складаються з амінокислот. Їх тисячі варіантів. Але саме разюче -- з'явився процес копіювання молекул - реплікація. Це формений еволюція. Раніше випадково виникла комбінація атомів, існуючи в одному екземплярі, не впливала на хід хімічної еволюції в цілому. До того ж вона могла в будь-який момент бути розбита шалений космічної часткою і "винахід" безповоротно губилося. Тепер, при тиражуванні молекул, "досвід" поширюється, а загибель деяких примірників не становить небезпеки.

Частина 4: Мутація

реплікації не гальмує прогрес, як це може здатися, заповнюючи океан однотипними молекулами. Справа в тому, що при копіюванні іноді відбувається збій. Вихідну молекулу або її матрицю може що-небудь пошкодити. Наприклад, поблизу блиснула блискавка. Вийде "мутація", і травма починає друкуватися в усіх наступних копіях, давши початок нової серії молекул. "Мутанти" зовсім не завжди є шлюбом. Трапляється, що серед них знаходять цінні знахідки, що володіють перевагами перед оригіналами. Тому, говорячи жартівливо, зовнішні сили не калічать молекули, а вносять в них невеликі зміни, як би з метою подивитися: що вийде? Результати цих стихійних експериментів природи оцінює практика. Природний відбір нещадно перекреслює всі мільйони "дурних" варіантів, залишаючи лише одиниця "розумних". У підсумку мутації сприяють збільшенню різноманітності молекул і цим допомагають йти хімічної еволюції речовини.

Проходять ще мільйони років. Природа "намацала" найкращі послідовності амінокислот в ланцюжках поліпептидів - з'явилися білкові молекули - майбутні цеглини живих організмів. Ускладнилася і стала досконаліше реплікація. Матриця тепер уже не механічна форма, а умовна, хімічна "запис" порядку амінокислот у білкової молекули. Запис у вигляді портативної ланцюжка особливих молекул - нуклеотидів. Еволюція речовини піднімається на новий рівень. Довгі, химерно зігнуті нитки різних білкових молекул чіпляються один за одного і потроху збираються. Спочатку в невеликі грудочки, потім у більш великі грудки, схожі на клубки або краплі. У молекул, тісно стикнувшись в грудці, різні властивості. Іноді це призводить до можливості своєрідного їх співробітництва. Наприклад, каталізатори, що опинилися в гущі молекул, можуть сприяти реакцій, корисним для грудки в цілому. Інакше кажучи, грудки білкових молекул виявляються в ряді випадків "системами", здатними до якоїсь внутрішньої діяльності. Але система системі ворожнечу. І звичайно, починається довгий шлях пошуків найбільш вдалих поєднань молекул в них. Удаліше, наприклад, ті, в яких зовні розташувалися особливо міцні молекули. Вони служать механічної захистом іншим. Удаліше ті, в яких включені молекули, здатні реагувати на небезпечні домішки у воді. Вони служать хімічним захистом. Але найбільш цікаві ті варіанти, у яких виявився хороший набір каталізаторів. Тепер, правда, їх потрібно називати ферментами. У цих грудках починається більш-менш активний "обмін речовин" з навколишнім середовищем. Йде захоплення матеріалу, розщеплення молекул, іноді навіть з виділенням енергії, викидання відходів, відновлення пошкоджених молекул. Навіть реплікація - синтез білкових ланцюжків. Обмін речовин - властивість дуже прогресивне. Такий грудку виявляється дуже стійким перед різними руйнують зовнішніми впливами, незалежним, міцним, довговічним. При великої складності він стає дуже живучим - те, до чого прагне хімічна еволюція. Речовина в ньому, по суті, набуло деякі властивості живого! Еволюція білкових молекул призводить до їх спеціалізації. В одних, наприклад, краще йдуть реакції з отриманням енергії, інші чітко реагують на зміни температури, в третьому добре налагоджена реплікація. І якщо ми знову пропустимо мільйони років, то виявимо в океані ще більш "гігантські" споруди, в кожному з яких мільйони молекул. Різні типи грудок увійшли до них у вигляді окремих деталей. Зараз біологи називають ці деталі органелами. А вся споруда в цілому - одноклітинних організмів!

Згадайте передісторію життя. Атоми - молекули - полімери - органели - одноклітинні істоти. Все йде в напрямку від простого до складного, до різноманітності структур, форм, властивостей. У живих організмах додалося найважливіше нове -- могутнє прагнення до самозбереження, до довговічності. Потрібні поліпшена захищеність, краща озброєність в боротьбі за існування. Об'єднуючись, клітини цього досягають. Боротьба за існування, зокрема, сприяє збільшенню різноманітності форм у тваринному світі. Іноді куди вигідніше не вступати в бій з ворогом, а просто піти в іншу "екологічну нішу ", змінити спосіб життя так, щоб, навіть залишаючись на тій же ділянці землі, ніколи й не в чому не стикатися з ворогом. Перестати суперничати з ним. Не мати з ним нічого спільного. Протиставити супернику не силу, а якесь особливе якість, що дає нові можливості до існування. Пройде ще дуже багато часу і на Землі з'явиться людина. З'явиться, і змінить світ в якому живе. Він навчиться спостерігати за зірками, за планетами Сонячної системи, будувати космічні апарати і запускати їх у космос. Багато хто з цих апаратів сідають на поверхні планет і повертаються назад.

Глава 3: Людство і пошук

Людство досягло таких успіхів в астрономії, техніки, зв'язку, кібернетики, які створили реальні технічні передумови для встановлення зв'язку з розумною життям інших світів.

Академік В.А. А м б а р ц у м я н

Частина 1: Цивілізація та її вплив на космос

Плоди нашої діяльності вже помітні з космосу. Це підтверджують космонавти, розрізняти з орбітальних станцій навіть шосейні і залізні дороги, мости, кораблі в море. Вони бачать це неозброєним оком, а значить, з Місяця те ж саме можна побачити в тисячократним телескоп, які стоять у наших обсерваторіях. Марсіани, якби вони існували, навіть зі зброєю технікою, що є рівноцінним нашої, без особливого праці виявили б наші міста, дими промисловості, космічні апарати, випробування атомних бомб. При більш пильному спостереженні вони помітили б штучні моря і зрошувальні канали. Ну а роботу телевізійних станцій можна виявити і з інших планетних систем. Люди в світі зірок. Цивілізація. Спільнота розумних істот, яке виросло за мільярди років з грудочок слизу, копошаться у митних калюжах. Розумних істот, що проникли до глибини атома і в дали Всесвіту, які пізнали будову зірок і таємницю живої клітини, що прийшло на закони своєї еволюції!

Частина 2: Новий вік - нове рішення

В кожну епоху люди у своїх мріях вирішували проблему контактів з інопланетянами, виходячи з техніки свого часу. Аж до XVIII століття люди вважали, що для польоту до зіркам достатньо буде енергії м'язів, своїх і домашніх тварин. І поетому, навіть фантазуючи, єдино що вони могли запропонувати - це всього-на-всього екіпаж, запряжений ... в зграю птахів. Що повітря скінчиться одразу, як "відлетить від будинку", наші далекі предки не знали. Вони не уявляли собі і величезні відстані, що відділяють нас від Місяця і планет, не кажучи вже про відстанях до зірок. Потім, вимірявши ці відстані і дізнавшись, що небесні тіла розділяє майже пусте, безповітряний простір, стали мріяти хоча б про взаємної сигналізації.

У XIX столітті, всього якихось сто років тому все серйозно вірили в існування марсіан. І тоді цілком серйозно вчені висували припущення про оптичну зв'язку з ними. Математик Карл Гаус пропонував прорубати в сибірських лісах багатометрову просіку у вигляді трикутника і засіяти її пшеницею. Марсіани побачать в свої телескопи на тлі темно-зелених лісів охайній світлий трикутник, і зрозуміють, що сліпа природа не могла це зробити. Значить на цьому планеті живуть розумні істоти. Багатьом ідея Гауса сподобалася, але, щоб показати марсіани, що земляни високоосвічені, пропонували на сторонах трикутника зробити квадрати, щоб вийшов малюнок теореми Піфагора. Цей проект мав помітними недоліками. Адже Сибір часто вкрита хмарами і снігом, і трикутник може довго залишатися непоміченим марсіанами. А головне, навіть в гарну погоду його можна буде бачити лише вдень. Тому більш правильним здався проект віденського астронома Йоганна Йозефа фон Літровий. Він пропонував в пустелі Сахара, де завжди безхмарно, вирити канали в вигляді правильних геометричних фігур (можливо теорему Піфагора). Сторони багатокутника повинні бути принаймні тридцять кілометрів. А вночі поверх води налити гас і підпалити. Вогненні смуги накреслив на нічному боці планети яскравий креслення. Уж марсіани не можуть його не помітити. Але і цей проект був відкинутий як дуже дорогий. Француз Шарль Кро підказав набагато більше дешевий спосіб зв'язку. Він порадив своєму уряду спорудити величезну батарею дзеркал для відбиття сонячних променів у бік Марса. Зайчик, звичайно, був би сліпучо-яскравий. Проект Шарля Кро мав дуже велику перевагу за порівнянні з іншими. Дзеркала можна ворушити, і тоді при погляді з Марса сліпуча яскрава точка на Землі підморгувала б. І головне, миготіння можна було передати марсіанами повідомлення. Наївно! Але ж це все було зовсім недавно, за життя наших предків. Тим часом створюється цілий ряд науково-фантастичних творів, присвячених переміщенням між планетами. Найбільш відомі з них "З гармати на Місяць" Жюль Верна та "Війна світів" Герберта Уеллса.

З розвитком ракетної техніки в післявоєнні роки, а головне, запуск першого штучного супутника Землі в 1957 році дали потужний поштовх старим мрії людства про міжпланетні перельоти. Линула ціла лавина найрізноманітніших науково-фантастичних творів. Полєтаєв до Венери і Марса, герої книг стали запросто літати до зірок, борозни вже на величезних міжзоряних кораблях біс