Китайский астроном из обсерватории Цзыцзиньшань развивает идею о том, что жизнь может зарождаться в молекулярных облаках. По его новым расчетам, условия в этих звездных колыбелях подходят для жизни метаногенных бактерий.
Молекулярное облако Персея. В скоплении звезд IC348 в этом облаке ученые нашли пребиотические молекулы с углеродом в составе / © NASA, JPL-Caltech
Молекулярные облака — области с достаточно высокой плотностью вещества, чтобы там могли образовываться молекулы: в первую очередь водорода и монооксида углерода. И это именно те соединения, которые используют для жизни метаногены.
На Земле эти одноклеточные обитают в основном в бескислородных условиях и в процессе жизнедеятельности производят метан. Как показали эксперименты, они могут пережить самые экстремальные условия — даже жить в симуляции марсианских условий, а теоретически — на спутниках и малых ледяных телах Солнечной системы. Поэтому ученые рассматривают метаногены как потенциальные реализаторы сценария панспермии.
Китайский астроном Леи Фенг (Lei Feng) предложил пойти дальше и рассматривать возможность возникновения жизни еще в молекулярном облаке, из которого потом образовалась Солнечная система.
Обычная температура таких облаков — от 10 до 20 кельвинов. В «теплых» облаках — 20-60 кельвинов, а в некоторых достигает и 100 кельвинов. В своей работе Леи Фенг взял диапазон от 10 до 100 кельвинов и рассчитал потенциальное изменение внутренней энергии молекулярного облака (свободной энергии Гиббса) при образовании метана, воды и уксусной кислоты из водорода, ацетилена и углекислого газа.
Минимальное количество свободной энергии, необходимое для выживания метаногенов на Земле, — 42 килоджоуля на моль. В плотном молекулярном облаке, по расчетам астронома, свободной энергии должно быть от 60 до 370 килоджоулей на моль. То есть ее должно быть достаточно.
Как отметил автор, углекислый газ в условиях молекулярного облака существует в твердой форме. Метаногенная и ацетогенная жизнь может крепиться к этим крупинкам, чтобы использовать их энергию и углерод. Тогда жизнедеятельность одноклеточных должна влиять на распределение молекул углерода в молекулярном облаке. И по этим признакам мы сможем проверить гипотезу ученого.
Что касается панспермии, метаногенные бактерии — подходящие кандидаты. В исследовании, опубликованном в 2016 году в Nature Microbiology, ученые изучили 6,1 миллиона кодирующих белки генов из геномов современных прокариотов. Исследователи пришли к выводу, что первая жизнь на планете напоминала метаногены и анаэробные бактерии класса Clostridia.
Конечно, научная работа в этой области продолжается. Тем не менее первичная атмосфера Земли должна была понравиться «облачным одноклеточным». В ней было много монооксида углерода и углекислого газа.
Получается, если такая форма жизни существовала в первичном молекулярном облаке, она могла «расселиться» по всей Солнечной системе. Возможно, потомки этих метаногенных бактерий выжили на Европе и Титане — спутниках Юпитера и Сатурна соответственно. Посмотрим, какие результаты принесут научные миссии на эти тела.
Комментарии
Появившись там путем панспермии, надо бы ещё умудриться как-то выжить, ибо жесткое космическое излучение быстро порубит их ДНК и РНК на мелкие кусочки. Либо бактерии будут существовать исключительно в виде спор, не проявляя метаногенности и вообще какой-либо жизнедеятельности.
Sam Dowson, если облако действительно плотное, то до момента образования планетезималей УФ не сможет проникать в него с большой эффективностью -- УФ оч. быстро поглощается множеством молекул газов.
Александр Березин, дело даже не в УФ. Под жестким космическим излучением подразумевается высокоэнергетические частицы и кванты, которые вне атмосферы например Земли не защищает даже относительно толстая оболочка космических кораблей, коими Маск пытается колонизировать Марс - всем известная проблема. В солнечной системе их источником в основном является Солнце. Ну а обсуждаемое в статье газо-пылевое облако не может находиться слишком далеко от породившей его звезды, тем более если обсуждается вдобавок и процесс панспермии. Та самая температура, якобы благоприятная для образования метана метногенами, должна поддерживаться в облаке либо обсуждаемым излучением звезды, а то и двойной-тройной системой, либо сжатием самого облака. Последнее - процесс сильно кратковременный по галактическим меркам. Не думаю, что даже занесённое допустим в какой-то войд газо-пылевое облако тоже станет обладать благоприятными условиями для жизни там бактерий.
Александр Березин,
"В «теплых» облаках — 20-60 кельвинов, а в некоторых достигает и 100 кельвинов."
По условию задачи что-то рядом хорошо излучает
"количество свободной энергии, необходимое для выживания метаногенов на Земле, — 42 килоджоуля"
Если по примеру китайского ученого не затрудняться с поиском состава для клеточной жидкости, тогда самое оптимальное место для развития жизни будет на ночной стороне Солнца.