Research

Чому вода така важлива для пошуку позаземного життя?

Вода. На Землі її знаходять всюди, від полярних крижаних шапок до парових гейзерів. А там, де знаходять воду, знаходять і життя, майже без винятків. «Коли ми знаходимо воду тут, на Землі - будь це покриті льодом озера, глибоководні гідротермальні джерела, посушливі пустелі - якщо є хоч якась вода, ми знаходимо і мікробів, які примудряються в ній жити», - каже Брайан Глейзер, океанограф з Гавайського університету в Маноа, що вивчає астробіології.

Тому девіз NASA в полюванні на позаземне життя був «слідуй за водою».

Днями вчені NASA оголосили про знахідку на Марсі: темні потоки, які вчені бачили протягом літніх місяців на Марсі більше десяти років, виявилися свідченням поточної води. У той час як солоні потоки можуть бути занадто перенасиченим хлористим солями, щоб підтримувати життя, вони підвищують ймовірність наявності життя на Марсі в поточний момент.

Але чому саме вода є настільки важливою молекулою для життя? Чи можуть існувати інші інгредієнти, які забезпечують ідеальний рецепт для життя на інших планетах?

Виявляється, кілька хімічних властивостей водироблять її незамінною для живих істот. Вода не тільки розчиняє майже всі, але і є одним з небагатьох матеріалів, який може перебувати в твердому, рідкому і газоподібному стані у відносно вузькому діапазоні температур.

Поточна життя

Практично все життя на Землі використовуємембрану, яка відділяє організм від навколишнього середовища. Щоб залишатися в живих, організм бере важливі матеріали для вироблення енергії, відсіваючи токсичні речовини на зразок відходів. У зв'язку з цим, вода необхідна, оскільки вона залишається рідкою при земних температурах. Оскільки вона тече, це забезпечує ефективний спосіб передачі речовин з клітини в навколишнє середовище клітини. Виділяти енергію з твердої речовини куди складніше (хоча є мікроби, які їдять камінь), говорить Глейзер.

Інша частина рівняння - крім того що водаможе виносити речовини в клітину і з неї - пов'язана з унікальною хімічною конфігурацією. Скромна молекула води складається з двох атомів водню, пов'язаних з атомом кисню.

«Те, як вони з'єднані, робить воду чудовим універсальним розчинником», що дозволяє їй розчиняти практично будь-яка речовина, говорить Глейзер.

В першу чергу це завдяки тому, що умолекули є полярність, атоми водню кучкуються на одній стороні молекули, утворюючи позитивний регіон, а кисень на іншому кінці утворює негативний заряд. Позитивний водневий кінець притягує негативні іони (або атоми з гаком електроном в зовнішній оболонці), тоді як негативний кінець притягує позитивні іони (які позбавлені одного зі своїх електронів).

Дивовижні властивості розчинення води роблять її ідеальним засобом для передачі речовин, на зразок фосфатів або іонів кальцію, в клітку і з неї.

фази води

Ще одна особливість води полягає в тому, щовона може бути твердою, рідкою і газоподібної в межах діапазону температур, які спостерігаються на Землі. Інші молекули, які були визначені в якості хороших кандидатів для підтримки життя, як правило, залишаються рідкими при температурах або тиску, які будуть негостинні для найвідоміших форм життя.

«Вода насправді є солодким місцем», - говорить Глейзер.

Той факт, що вода може бути у всіх трьох фазах у відносно вузькому діапазоні тисків, створює багато можливостей для процвітання життя, додає він.

«Всі три стану води, доступні на нашійпланеті, створюють приємну різноманітність середовищ існування і мікроклімату », - говорить Глейзер. Наприклад, заморожений лід можна виявити в гірських льодовиках, тоді як водяна пара допомагає зігрівати атмосферу.

Водяна колиска життя

Вода може бути більше ніж рідиною, що полегшуєпротікання життєвих процесів - вона може бути захисною колискою, яка принесла будівельні цеглинки життя на Землю, каже Ральф Кайзер, фізик і хімік Гавайського університету, який вивчає астрохімія.

Згідно з однією з теорій виникнення життя наЗемлі, теорії панспермії, крижані комети врізалися в Землю, несучи крихітні органічні молекули, які стали основою для життя. Але подорож через космос - суворе випробування, в першу чергу через потужні рівнів радіації, які можуть зруйнувати ніжні органічні молекули.

Втім, вода в своїй твердій формі може забезпечити захист молекул від радіації. «Можливо, через те, що будівельні цеглинки були заморожені в воді, вона стала їх захисної мантією».

У пошуках субститутів

Звичайно, хоча вода важлива для життя на нашій власній планеті, можуть існувати форми життя, які живуть не за правилами землян.

Вчені також шукають інші рідини, які моглиб зіграти аналогічну роль в якості універсального розчинника і транспортної середовища. Серед головних претендентів - аміак і метан, говорить Кріс Маккей, астробіолог з Науково-дослідного центру Еймса при NASA в Моффет-Філд, Каліфорнія. Аміак, як і вода, - це полярна молекула, щодо поширена у Всесвіті, але вчені поки не знайшли великі тіла з аміаком в Сонячній системі.

Адміністрація сайту не полярен, але може розчиняти багато інших речовин. Втім, на відміну від води, метан стає рідким тільки при дуже холодних температурах - при мінус 182 градусах за Цельсієм.

«Ми знаємо, що на Титані є великі озера зрідкого метану і етану », це один із супутників Сатурна, говорить Маккей. «Таким чином, досить цікавим є питання, чи може життя використовувати рідкий метан або етан».