Bestimmung 1

Exoplaneten sind Planeten, die sich außerhalb unseres eigenen Sonnensystems befinden.

Terrestrische Astronomen konzentrieren sich auf die Suche nach Exoplaneten in der sogenannten habitablen Zone.

bewohnbare Zone

Bestimmung 2

Die bewohnbare Zone ist die optimale Entfernung zwischen dem untersuchten Planeten und seinem Stern, die es dem Planeten ermöglicht, eine Temperatur zu haben, bei der Wasser in flüssiger Form vorliegen kann, was die Möglichkeit der Entstehung von Leben erheblich erhöht.

Die Bedingungen, unter denen Leben entstehen kann, werden bestimmt durch Faktoren wie:

• das Vorhandensein von Wasser in flüssiger Form,
• eine Atmosphäre mit der erforderlichen Dichte,
• Vielzahl chemischer Elemente
• Verfügbarkeit Treibhausgase(Wasserdampf, Methan, Ammoniak etc.)
• die Anwesenheit der Sonne erforderliche Menge Energie.

Die Grenzen der bewohnbaren Zone werden auf der Grundlage von Überlegungen zur Möglichkeit festgelegt, dass Wasser in flüssiger Form vorliegt, da Wasser in diesem Zustand ein notwendiger Bestandteil vieler biochemischer Reaktionen ist.

Ist der Planet zu weit von seinem Stern entfernt, gefriert das Wasser, ist er zu nah, verdunstet das Wasser.

Bei der Erforschung von Exoplaneten im Weltraum ist es wichtig zu bedenken, dass es nur eine potenzielle, mögliche bewohnbare Zone gibt.

Eine potenziell bewohnbare Zone ist eine Zone, in der Bedingungen für die Entstehung von Leben vorhanden sind, aber dafür nicht ausreichen.

In diesem Fall sollte man Umstände wie das Vorhandensein oder Fehlen von berücksichtigen Magnetfeld, tektonische Aktivität, Dauer des Tages auf dem Planeten usw.

Die oben genannten Punkte werden in einem solchen neu behandelt wissenschaftliche Disziplin wie Astrobiologie, die Teil der Astronomie ist.

Suche nach Exoplaneten in der bewohnbaren Zone

Das Problem bei der Suche nach Planeten, die sich in einer potenziell bewohnbaren Zone befinden, besteht darin, dass sie sich in der Nähe von Sternen befinden, die sehr weit von uns entfernt sind.

Im weiteren Sinne ist die Suche nach Lebensformen im Sonnensystem und darüber hinaus die Suche nach Biomarkern.

Bemerkung 1

Biomarker sind chemische Verbindungen biologischen Ursprungs.

Als Beispiel kann man sagen, dass ein solcher Biomarker auf der Erde das Vorhandensein von Sauerstoff in der Atmosphäre ist. Das Vorhandensein von Sauerstoff in der Atmosphäre eines Exoplaneten bedeutet jedoch nicht, dass dort Leben vorhanden ist. Auf einer Reihe von Planeten ist Sauerstoff in der Atmosphäre eine Folge davon physikalische Prozesse, wie die Zersetzung von Wasserdampf unter dem Einfluss von ultravioletter Strahlung, die Sterne emittieren.

Mission "Kepler"

Eines der produktivsten Weltraumteleskope ist das Kepler-Teleskop, benannt nach dem berühmten Mathematiker Johannes Kepler. Ein weiteres Weltraumteleskop, das Hubble, zeigte ebenfalls großartige Ergebnisse.

Dank der Arbeit Weltraumteleskop Kepler machte einen qualitativen Sprung in der Erforschung von Exoplaneten.

Bemerkung 2

Das Weltraumteleskop Kepler arbeitet mit einem Photometer. Dieses Instrument verfolgt die Änderung der Helligkeit eines Sterns, wenn der Planet zwischen ihm und dem Teleskop vorbeizieht. Diese Art, Planeten zu entdecken, nennt man Transit.

Als Ergebnis solcher Beobachtungen war es möglich, Informationen über die Umlaufbahn des untersuchten Planeten, die Masse des Planeten und seine Temperatur zu erhalten.

So konnte das Kepler-Weltraumteleskop im ersten Teil seiner Studie etwa 4.500 potenzielle Planetenkandidaten entdecken. Um die erhaltenen Daten zu überprüfen und sicherzustellen, dass die Änderung der Helligkeit des Sterns mit dem Durchgang des Planeten zusammenhängt und nicht mit den Besonderheiten der Prozesse im Stern selbst, insbesondere der Beobachtung der Änderung des Sterns Radialgeschwindigkeit des Sterns verwendet.

Infolgedessen weiter dieser Moment Es gibt eine bestätigte Anzahl von Planeten - es gibt ungefähr 3600. Und es gibt ungefähr 5000 mögliche Kandidaten für Planeten.

Proxima Centauri

Im August 2016 bestätigten Astronomen, dass der uns am nächsten gelegene Stern, Proxima Centauri, einen Planeten hat. Dieser Planet heißt Proxima b.

Proxima Centauri ist 4,2 Lichtjahre von unserer Sonne entfernt. Diese Entfernung bedeutet, dass das Licht eines bestimmten Sterns 4,2 Jahre braucht, um uns zu erreichen.

Es stellt sich also heraus, dass der Stern, der uns am nächsten ist, einen Planeten hat, auf dem die Entstehung von Leben möglich ist.

Der Planet Proxima b selbst befand sich in der Zone potenzieller Bewohnbarkeit. Und gleichzeitig relativ nah an unserer Erde.

Proxima b ist seinem Stern 200-mal näher als die Erde der Sonne. Da der Stern Proxima Centauri aber ein Roter Zwerg ist, ist er kälter und schwächer als unsere Sonne.

Es wird angemerkt, dass der Planet Proxima b in die Zone des Gezeiteneinfangs eines Sterns gefallen ist und sich nun wie der Erdtrabant - der Mond - um ihn dreht. Infolgedessen erwies sich eine Seite des Planeten als warm und die andere als kalt.

Damit ergibt sich die Möglichkeit, dass sich an den Grenzen der dunklen und warmen Hemisphäre geeignete Bedingungen für die Entstehung des Lebens ausbilden. Aber für dieses Leben gibt es ein Problem, das damit zusammenhängt, dass Proxima Centauri ein Roter Zwerg ist, der sich durch eine hohe Aktivität auszeichnet. Auf solchen Sternen treten Blitze auf, es gibt koronale Magmaauswürfe, die UV-Strahlung ist 20-30 mal höher als auf der Erde.

Um also günstige Bedingungen zu schaffen, die zur Entstehung von Leben auf einem solchen Planeten führen können, ist es notwendig, genug zu haben dichte Atmosphäre. Eine solche Atmosphäre wird zum Schutz vor der Strahlung eines Roten Zwergs benötigt.

Die Entwicklung astronomischer Beobachtungsmittel wird es ermöglichen, den Planeten, der uns am nächsten ist, besser zu studieren. Erdspezialisten werden in der Lage sein, die Atmosphäre dieses Planeten zu untersuchen und zu verstehen, was dort passiert, das Vorhandensein oder Fehlen von Treibhausgasen zu bestimmen, das Klima zu untersuchen und auch das Vorhandensein von Biomarkern auf diesem Planeten zu finden oder zu widerlegen.

Für eine detailliertere und detailliertere Untersuchung ist geplant, neue weltraum- und bodengestützte Teleskope in Betrieb zu nehmen.

So wird in Russland am Projekt des Weltraumteleskops Spektr-UF gearbeitet.

Der Start des James-Webb-Weltraumteleskops, das das fast schon legendäre Hubble-Teleskop ersetzen soll, wurde auf Anfang der 2020er-Jahre verschoben.

Das neue Teleskop wird eine höhere Auflösung haben, wodurch wir mehr über die Zusammensetzung der Atmosphäre und die Struktur von Exoplaneten erfahren können.

Die Grenzen der bewohnbaren Zone werden basierend auf der Anforderung festgelegt, dass die darin befindlichen Planeten Wasser enthalten flüssigen Zustand, da es bei vielen biomechanischen Reaktionen ein notwendiges Lösungsmittel ist.

Jenseits des äußeren Randes der bewohnbaren Zone bekommt der Planet nicht genug Sonnenstrahlung um Strahlungsverluste auszugleichen, und seine Temperatur sinkt unter den Gefrierpunkt von Wasser. Ein Planet, der näher an der Sonne liegt als der innere Rand der bewohnbaren Zone, würde durch seine Strahlung überhitzt, wodurch das Wasser verdunsten würde.

Die Berechnung der Position der Grenzen der habitablen Zone und ihrer zeitlichen Verschiebung ist ziemlich kompliziert (insbesondere aufgrund negativer Rückkopplungen im CNO-Zyklus, die den Stern stabiler machen können). Selbst für das Sonnensystem gehen die Schätzungen der Grenzen der bewohnbaren Zone weit auseinander. Darüber hinaus hängt die Möglichkeit der Existenz von flüssigem Wasser auf dem Planeten stark davon ab physikalische Parameter der Planet selbst.

Die Entfernung vom Stern, in der dieses Phänomen möglich ist, wird aus der Größe und Leuchtkraft des Sterns berechnet. Das Zentrum der bewohnbaren Zone für einen bestimmten Stern wird durch die Gleichung beschrieben:

Durchschnittlicher Radius der bewohnbaren Zone in astronomischen Einheiten,

Stern Leuchtkraft,

Leuchtkraft der Sonne.

Aus den Gleichungen lassen sich Formeln für Abstände zu den inneren und äußeren Grenzen der bewohnbaren Zone ableiten Wärmebilanz für Planeten, die sich in diesen Entfernungen befinden würden. Wir schreiben die Wärmebilanzgleichung mathematisch in Differentialform, also für eine Flächeneinheit des Planeten, wenn der Stern im Zenit steht.

Gleichgewichtsfluss der Körperstrahlungsenergie:

Absorbierte Energie vom Stern:

wobei E die Beleuchtung ist, A die Albedo des Planeten ist.

Dann hat die Wärmebilanzgleichung in Differentialform die Form

Beleuchtung ist die Energiemenge, die pro Flächeneinheit in 1 Sekunde fällt.

Kann in Bezug auf die Temperatur des Sterns und die Entfernung zwischen Stern und Planet ausgedrückt werden:

wo r ist die Entfernung zwischen dem Stern und dem Planeten. Finden wir diesen Abstand aus der Wärmebilanzgleichung

Sie können die Grenzen auch anders berechnen, indem Sie die vom Stern an jeder Kante erzeugte Beleuchtung verwenden, . Diese Beleuchtung hängt hauptsächlich von der Leuchtkraft ab, L, aber teilweise auch von der effektiven Temperatur, T e, Sterne. Je niedriger die Temperatur, desto größer der Infrarotanteil der Strahlung. Je größer die Infrarotstrahlung, desto größer die thermische Wirkung auf den Planeten. Bezeichnen wir die kritische Beleuchtung an der inneren Grenze der bewohnbaren Zone S bri (T e ) , die Gleichung dafür in Einheiten der Sonnenkonstante:

und die Gleichung für die Beleuchtung am äußeren Rand der bewohnbaren Zone:

wo T e in Grad Kelvin. Entfernungen vom Stern zu den Grenzen der bewohnbaren Zone in AU:

wo L - Stern Leuchtkraft in Solaranlagen u S bri (T e ) und S Bruder (T e ) in Einheiten der Sonnenkonstante.

Helligkeit ,L, und wirksame Temperatur, T e , aus Beobachtungen der Sterne gefunden. L (in Solareinheiten) ergibt sich aus der Gleichung:

wo v- scheinbare Helligkeit und Sonne- bolometrische Korrektur. Sichtbare bolometrische Größe ist die Summe (V + Sonne).d ist die Entfernung zum Stern in Parsec.

Theoretische Berechnungen haben gezeigt, dass das Klima von Planeten nahe der äußeren Grenze der habitablen Zone instabil sein kann. Es schwankt zwischen langen Kälteperioden und gelegentlichen Wärmeperioden. Hochentwickeltes Leben auf solchen Planeten wird dadurch offenbar nicht entstehen können. Dies kann erhebliche Beschränkungen der Größe von bewohnbaren Zonen in Richtung ihrer Verringerung auferlegen.

Bewohnbare Zone (Goldilocks-Zone)

Es war einmal ein Sonnensystem, und eines Tages – vor langer Zeit, vor ungefähr vier Milliarden Jahren – wurde ihr klar, dass sie fast fertig war. Die Venus erschien in der Nähe der Sonne selbst – und sie war der Sonne so nahe, dass die Energie der Sonnenstrahlen ihren gesamten Wasservorrat verdampfte. Und der Mars war weit von der Sonne entfernt - und sein ganzes Wasser gefror. Und nur ein Planet – die Erde – war gerade so weit von der Sonne entfernt – „genau richtig“, dass das Wasser darauf flüssig blieb und somit Leben auf der Erdoberfläche entstehen konnte. Dieser Gürtel um die Sonne wurde als habitable Zone bekannt. Die Geschichte der drei Bären wird Kindern in vielen Ländern erzählt, und in England heißt ihre Heldin Goldlöckchen. Sie mochte es auch, wenn alles „genau richtig“ war. Im Haus der drei Bären war eine Schüssel Brei zu heiß. Der andere ist zu kalt. Und nur der dritte kam Goldilocks "genau richtig". Und im Haus der drei Bären gab es drei Betten, und eines war zu hart, das andere zu weich, und das dritte war „genau richtig“, und Goldlöckchen schlief darin ein. Als die drei Bären nach Hause zurückkehrten, fanden sie nicht nur den verlorenen Brei aus der dritten Schüssel, sondern auch Goldilocks, der süß im Bett des kleinen Bären schlief. Ich weiß nicht mehr, wie alles dort endete, aber wenn ich drei Bären wäre – Allesfresser an der Spitze der Nahrungskette – hätte ich Goldlöckchen gegessen.

Goldilocks könnte an der relativen Bewohnbarkeit von Venus, Erde und Mars interessiert sein, aber tatsächlich ist die Handlung dieser Planeten viel komplizierter als drei Schüsseln Brei. Vor vier Milliarden Jahren bombardierten wasserreiche Kometen und mineralreiche Asteroiden noch Planetenoberflächen, wenn auch viel seltener als zuvor. Während dieses Weltraum-Billardspiels wanderten einige Planeten von ihren Heimatorten näher an die Sonne heran, und einige wurden in Umlaufbahnen mit größerem Durchmesser geschleudert. Und viele der Dutzende gebildeter Planeten landeten in instabilen Umlaufbahnen und fielen in die Sonne oder den Jupiter. Ein paar weitere Planeten wurden einfach aus dem Sonnensystem geschleudert. Die verbleibenden Einheiten drehten sich am Ende genau in jenen Umlaufbahnen, die sich als „genau richtig“ herausstellten, um auf ihnen Milliarden von Jahren zu überleben. Die Erde bewegte sich auf einer Umlaufbahn mit einem durchschnittlichen Abstand von der Sonne von etwa 150 Millionen Kilometern. In dieser Entfernung fängt die Erde einen sehr bescheidenen Bruchteil der von der Sonne abgestrahlten Gesamtenergie ab - nur zwei Milliardstel. Wenn wir davon ausgehen, dass die Erde all diese Energie aufnimmt, dann beträgt die Durchschnittstemperatur unseres Planeten etwa 280 K, also 7 ° C - in der Mitte zwischen Winter- und Sommertemperaturen.

Bei normalem atmosphärischem Druck gefriert Wasser bei 273 K und siedet bei 373 K, so dass sich zu unserer großen Freude fast alles Wasser auf der Erde in einem flüssigen Zustand befindet. Es besteht jedoch kein Grund zur Eile. Manchmal bekommt man in der Wissenschaft die richtigen Antworten von den falschen Prämissen. Tatsächlich absorbiert die Erde nur zwei Drittel der Sonnenenergie, die sie erreicht. Der Rest wird von der Erdoberfläche (insbesondere den Ozeanen) und der Wolkendecke zurück ins All reflektiert. Wenn wir den Reflexionskoeffizienten zur Formel hinzufügen, sinkt die Durchschnittstemperatur der Erde bereits auf 255 K, was viel niedriger ist als der Gefrierpunkt von Wasser. Es muss heutzutage einen anderen Mechanismus geben, der die Durchschnittstemperatur auf einem angenehmeren Niveau hält. Nehmen Sie sich noch einmal Zeit. Alle Theorien der Sternentwicklung sagen uns, dass vor vier Milliarden Jahren, als sich das Leben aus der sprichwörtlichen Ursuppe auf der Erde bildete, die Sonne um ein Drittel dunkler war als heute, was bedeutet, dass die Durchschnittstemperatur der Erde unter dem Gefrierpunkt lag. Vielleicht war die Erde in der fernen Vergangenheit einfach näher an der Sonne? Allerdings kennen wir nach einer längst beendeten Periode schwerer Bombardierungen keine Mechanismen, die stabile Umlaufbahnen innerhalb des Sonnensystems verschieben würden. Vielleicht war der Treibhauseffekt früher stärker? Wir wissen es wahrscheinlich nicht. Aber wir wissen, dass bewohnbare Zonen im ursprünglichen Sinne dieser Worte nur einen entfernten Bezug dazu haben, ob Leben auf Planeten existieren kann, die sich innerhalb der Grenzen dieser Zonen befinden.

Die berühmte Drake-Gleichung, auf die bei der Suche nach außerirdischer Intelligenz immer wieder zurückgegriffen wird, erlaubt eine grobe Abschätzung, wie viele Zivilisationen im Prinzip in der Milchstraße zu finden sind. Die Gleichung wurde in den 1960er Jahren vom amerikanischen Astronomen Frank Drake hergeleitet, und damals beschränkte sich das Konzept der habitablen Zone auf die Vorstellung, dass die Planeten einen für die Existenz „genau richtigen“ Abstand von ihrem Stern haben sollten Leben. Die Bedeutung einer Version der Drake-Gleichung ist ungefähr so: Beginnen wir mit der Anzahl der Sterne in der Galaxie (Hunderte von Milliarden). Multiplizieren Sie diese riesige Zahl mit dem Anteil der Sterne, die Planeten haben, und multiplizieren Sie die resultierende Zahl mit dem Anteil der Planeten, die sich in der habitablen Zone befinden. Jetzt multiplizieren wir das Ergebnis mit dem Anteil der Planeten, auf denen sich Leben entwickelt hat. Das Ergebnis multiplizieren wir mit dem Anteil der Planeten, auf denen sich intelligentes Leben entwickelt hat. Das Ergebnis wird mit dem Anteil der Planeten multipliziert, wo technischer Fortschritt ein solches Stadium erreicht, dass es möglich ist, eine interstellare Kommunikation aufzubauen.

Wenn wir nun die Sternentstehungsrate und die Lebenserwartung einer technologisch fortgeschrittenen Zivilisation berücksichtigen, erhalten wir die Zahl der fortgeschrittenen Zivilisationen, die wahrscheinlich in diesem Moment auf unseren Anruf warten. Kleine, kühle Sterne mit geringer Leuchtkraft leben Hunderte von Milliarden, vielleicht Billionen von Jahren, was bedeutet, dass ihre Planeten genug Zeit haben, um zwei oder drei Arten von lebenden Organismen auf sich selbst zu züchten, aber ihre bewohnbaren Zonen sind zu nahe am Stern. Der in dieser Zone entstandene Planet fällt schnell in den sogenannten Gezeiteneinfang eines Sterns und dreht sich immer mit einer Seite dazu, weshalb es bei der Erwärmung des Planeten zu einer starken Verzerrung kommt - alles Wasser auf der "Vorderseite" Seite des Planeten wird verdunsten, und das gesamte Wasser auf der "Rückseite" wird gefrieren. Wenn Goldilocks auf einem solchen Planeten leben würde, würden wir feststellen, dass sie ihren Brei isst und sich wie ein gegrilltes Huhn um ihre Achse dreht - genau an der Grenze zwischen ewigem Sonnenschein und ewiger Dunkelheit. Bei bewohnbare Zonen Es gibt noch einen weiteren Nachteil bei langlebigen Sternen - sie sind sehr schmal, so dass der Planet kaum eine Chance hat, versehentlich in einer Umlaufbahn mit einem "genau richtigen" Radius zu sein.

Aber um heiß, groß, helle Sterne riesige bewohnbare Zonen breiteten sich aus. Diese Sterne sind jedoch leider selten und leben nur wenige Millionen Jahre und explodieren dann, sodass ihre Planeten kaum als Kandidaten für die Suche nach Leben in der Form, an die wir gewöhnt sind, in Betracht gezogen werden können, es sei denn, es gibt eine Art sehr dort findet eine rasante Entwicklung statt. Und es ist unwahrscheinlich, dass Tiere erfinden können Differentialrechnung. Die Drake-Gleichung kann als Goldilocks-Mathematik betrachtet werden, eine Methode, mit der man abschätzen kann, wie wahrscheinlich es ist, dass irgendwo in der Galaxie alles „genau richtig“ geklappt hat, wie es sollte. Die Drake-Gleichung in ihrer ursprünglichen Form beinhaltet jedoch beispielsweise nicht den Mars, der sich weit außerhalb der bewohnbaren Zone der Sonne befindet. Inzwischen ist der Mars voller gewundener trockener Flüsse mit Deltas und Überschwemmungsgebieten, und dies beweist unwiderlegbar, dass es einst in der Vergangenheit reichlich flüssiges Wasser auf dem Mars gab.

Aber was ist mit der Venus, der „Schwester“ der Erde? Es fällt direkt in die bewohnbare Zone der Sonne. Dieser Planet, der vollständig von einer dicken Wolkenschicht bedeckt ist, hat das höchste Reflexionsvermögen im gesamten Sonnensystem. Es gibt keine offensichtlichen Gründe, warum es auf der Venus schlimm und unangenehm sein kann. Es gibt jedoch einen monströsen Treibhauseffekt. Die dichte Atmosphäre der Venus besteht hauptsächlich aus Kohlendioxid und absorbiert fast 100 % der geringen Strahlungsmenge, die ihre Oberfläche erreicht. Die Temperatur auf der Venus beträgt 750 K, was ein Rekord im gesamten Sonnensystem ist, obwohl die Entfernung von der Sonne zur Venus fast doppelt so groß ist wie die zum Merkur.

Da die Erde während ihrer gesamten Evolution Leben erhalten hat – Milliarden von Jahren turbulenter Wechselfälle – muss das Leben selbst eine Art Rückkopplungsmechanismus bieten, der flüssiges Wasser auf dem Planeten hält. Diese Idee wurde in den 1970er Jahren von den Biologen James Lovelock und Lynn Margulis entwickelt und wird Gaia-Hypothese genannt. Diese ziemlich populäre, aber umstrittene Hypothese besagt, dass die Gesamtheit der biologischen Arten auf der Erde zu einem bestimmten Zeitpunkt wie ein kollektiver Organismus wirkt, der kontinuierlich, wenn auch unbeabsichtigt, die Zusammensetzung der Erdatmosphäre und des Klimas so anpasst, dass sie zur Präsenz beitragen und Entwicklung des Lebens - also das Vorhandensein von flüssigem Wasser an der Oberfläche. Ich finde es sehr interessant und studierenswert. Die Gaia-Hypothese ist eine Lieblingshypothese der Befürworter der New-Age-Philosophie. Aber ich bin bereit zu wetten, dass einige längst verstorbene Marsmenschen und Venusbewohner diese Idee vor einer Milliarde Jahren ebenfalls verfochten haben müssen ...

Erweitert man das Konzept der habitablen Zone, stellt sich heraus, dass zum Schmelzen des Eises jede beliebige Energiequelle benötigt wird. Einer von Jupiters Monden eisiges europa, erhitzt durch Gezeitenkräfte Schwerkraftfeld Jupiter. Wie ein Racquetball, der sich durch häufige Stöße erwärmt, erwärmt sich Europa durch eine dynamische Belastungsdifferenz, da Jupiter eine Seite mehr anzieht als die andere. Was ist das Ergebnis? Aktuelle Beobachtungsdaten und theoretische Berechnungen zeigen, dass Europa einen Ozean aus flüssigem Wasser oder möglicherweise Schneeschlamm unter einer kilometerdicken Eiskruste hat. Angesichts der Fülle an Leben in den Tiefen des Ozeans auf der Erde ist Europa der verlockendste Kandidat für Leben im Sonnensystem außerhalb der Erde. Ein weiterer neuerer Durchbruch in unserem Verständnis dessen, was eine bewohnbare Zone ist, sind lebende Organismen, die kürzlich als „Extremophile“ bezeichnet wurden: Organismen, die nicht nur überleben, sondern sogar unter Bedingungen extremer Kälte oder extremer Hitze gedeihen. Gäbe es Biologen unter den Extremophilen, würden sie wahrscheinlich denken, dass sie normal sind, und Extremophile sind all diejenigen, die bei Zimmertemperatur gut leben. Zu den Extremophilen gehören wärmeliebende Thermophile, die normalerweise in der Nähe von Unterwassergebirgen mitten in den Ozeanen leben, wo Wasser, das unter enormem Druck auf eine Temperatur weit über seinem normalen Siedepunkt erhitzt wird, unter der Erdkruste in die kalte Dicke spritzt des Ozeans. Dort herrschen ähnliche Bedingungen wie in einem Küchen-Schnellkochtopf: Ein besonders stabiler Topf mit luftdichtem Deckel ermöglicht es, Wasser unter Druck auf eine Temperatur über dem Siedepunkt zu erhitzen, ohne das Sieden als solches zu verursachen.

Mineralien steigen aus heißen Quellen auf dem kalten Meeresboden auf und bilden zehn Stockwerke hohe riesige poröse Röhren - in der Mitte ist es heiß, an den Rändern etwas kühler, wo sie das Meerwasser direkt berühren. Bei all diesen Temperaturen leben unzählige Arten von Lebewesen in den Rohren, die die Sonne noch nie gesehen haben und denen es egal ist, ob sie existiert oder nicht. Diese harten Nüsse essen geothermische Energie, die aus dem besteht, was seit der Entstehung der Erde übrig geblieben ist, und der Wärme, die durch den radioaktiven Zerfall natürlicher, aber instabiler Isotope altbekannter chemischer Elemente - darunter beispielsweise Aluminium-26 - ständig in die Erdkruste sickert. das für Millionen von Jahren ausreicht, und Kalium-40, das für Milliarden reicht. Der Meeresboden ist wahrscheinlich eines der stabilsten Ökosysteme der Erde. Was passiert, wenn die Erde kollidiert riesiger Asteroid und alles Leben auf seiner Oberfläche wird aussterben? Ozean-Thermophile werden weiterleben, als wäre nichts passiert. Vielleicht entwickeln sie sich nach jeder Aussterbewelle sogar weiter und bevölkern das Land der Erde neu. Und was passiert, wenn die Sonne aus mysteriösen Gründen aus dem Zentrum des Sonnensystems verschwindet und die Erde aus der Umlaufbahn ausbricht und in den Weltraum driftet? Dieses Ereignis wird es nicht einmal in die thermophilen Zeitungen schaffen. Es werden jedoch fünf Milliarden Jahre vergehen, und die Sonne wird sich in einen roten Riesen verwandeln, sich ausdehnen und das Ganze absorbieren Innenteil Sonnensystem. Gleichzeitig werden die Ozeane der Erde verdampfen und die Erde selbst verdampfen. Das wird eine Sensation.

Wenn Thermophile überall auf der Erde leben, stellt sich eine ernsthafte Frage: Was wäre, wenn das Leben tief in den Eingeweiden von verlorenen Planeten entstanden wäre, die während ihrer Entstehung aus dem Sonnensystem geschleudert wurden? Ihre „geologischen“ Wärmereservoirs würden Milliarden von Jahren überdauern. Und was ist mit den unzähligen Planeten, die gewaltsam aus allen anderen Sonnensystemen vertrieben wurden, die Zeit hatten, sich in unserem Universum zu bilden? Vielleicht wimmelt es im interstellaren Raum von Leben, das in den Tiefen heimatloser Planeten entstand und sich entwickelte? Die bewohnbare Zone ist keineswegs ein sauber abgegrenzter Bereich um einen Stern herum, auf den die ideale, „genau richtige“ Menge an Sonnenlicht fällt – tatsächlich ist sie überall. Also nimmt das Haus der drei Bären vielleicht auch keine spezieller Ort in die Welt der Märchen. Eine Schüssel Brei, dessen Temperatur „genau richtig“ war, war in jeder Wohnung zu finden, sogar in den Häusern der drei Schweine. Wir fanden heraus, dass der entsprechende Faktor in der Drake-Gleichung – derjenige, der für die Existenz von Planeten innerhalb der bewohnbaren Zone verantwortlich ist – durchaus auf fast 100 % ansteigen könnte.

Unser Märchen hat also ein sehr vielversprechendes Ende. Das Leben ist nicht unbedingt selten und einzigartiges Phänomen, vielleicht so häufig wie die Planeten selbst. Und thermophile Bakterien haben glücklich bis an ihr Lebensende gelebt – etwa fünf Milliarden Jahre.

Wasser, Wasser, rundherum Wasser

Nach dem Aussehen einiger der trockensten und unwirtlichsten Orte in unserem Sonnensystem zu urteilen, könnte man meinen, dass Wasser, das auf der Erde reichlich vorhanden ist, im Rest der Galaxie ein seltener Luxus ist. Von allen dreiatomigen Molekülen ist Wasser jedoch das häufigste, und zwar mit großem Abstand. Und in der Liste der häufigsten Elemente im Weltraum belegen die Bestandteile Wasser - Wasserstoff und Sauerstoff - den ersten und dritten Platz. Man muss also nicht fragen, woher das Wasser an diesem oder jenem Ort kommt – man fragt lieber, warum es noch immer nicht überall verfügbar ist. Beginnen wir mit dem Sonnensystem. Wenn Sie einen Ort ohne Wasser und ohne Luft suchen, müssen Sie nicht weit gehen: Ihnen steht der Mond zur Verfügung. Bei niedrigem Luftdruck auf dem Mond – er ist fast Null – und an zweiwöchigen Tagen, wenn die Temperatur nahe 100 ° C liegt, verdunstet das Wasser schnell. Während der zweiwöchigen Nacht sinkt die Temperatur auf -155 °C: Unter solchen Bedingungen gefriert fast alles.

Die Apollo-Astronauten nahmen die gesamte Luft, das gesamte Wasser und alle Klimaanlagen mit, die sie zum Mond brauchten, um dorthin und zurück zu reisen. In ferner Zukunft werden Expeditionen jedoch wahrscheinlich kein Wasser und diverse Produkte daraus mehr mitführen müssen. Daten der Raumsonde Clementine beenden ein für alle Mal die langjährige Debatte darüber, ob es tiefe Krater am Grund des Nordens gibt und Südpole Die Monde sind gefrorene Seen. Wenn wir die durchschnittliche Anzahl der Kollisionen des Mondes mit interplanetaren Trümmern pro Jahr berücksichtigen, müssen wir davon ausgehen, dass sich unter den an die Oberfläche fallenden Trümmern ziemlich große eisige Kometen befinden sollten. Was bedeutet „groß genug“? Es gibt genug Kometen im Sonnensystem, die, wenn sie schmelzen, eine Pfütze von der Größe des Eriesees hinterlassen würden.

Natürlich kann nicht erwartet werden, dass der neue See viele heiße Mondtage mit Temperaturen nahe 100 ° C überlebt, aber jeder Komet, der auf die Oberfläche des Mondes gefallen ist und verdunstet, schüttet einige seiner Wassermoleküle in den Grund tiefer Krater in der Nähe des Mondes Stangen. Diese Moleküle werden vom Mondboden absorbiert, wo sie für immer und ewig bleiben, da solche Orte die einzigen Ecken auf dem Mond sind, wo buchstäblich „die Sonne nicht scheint“. (Wenn Sie davon überzeugt waren, dass eine Seite des Mondes immer dunkel ist, dann wurden Sie von einer Vielzahl maßgeblicher Quellen in die Irre geführt, zu denen zweifellos das Pink Floyd-Album The Dark Side of the Moon gehörte, das 1973 veröffentlicht wurde.) Als die Bewohner der Arktis und Antarktis wissen, hungrig nach Sonnenlicht, an diesen Orten geht die Sonne niemals hoch über den Horizont - weder tagsüber noch während des Jahres. Stellen Sie sich nun vor, Sie leben auf dem Grund eines Kraters, dessen Rand höher ist als der Punkt am Himmel, an dem die Sonne aufgeht. In einem solchen Krater und sogar auf dem Mond, wo es keine Luft und nichts gibt, um das Licht zu streuen, damit es in schattige Ecken gelangt, wird man in ewiger Dunkelheit leben müssen.

Auch in Ihrem Kühlschrank ist es kalt und dunkel, aber das Eis verdunstet dort noch mit der Zeit (glauben Sie es nicht - schauen Sie sich an, wie Eiswürfel aussehen, wenn Sie von längerer Abwesenheit zurückkommen), trotzdem ist es dort unten so kalt Krater, dass die Verdunstung im Wesentlichen aufhört (lt wenigstens, im Rahmen unseres Gesprächs können wir davon ausgehen, dass es ihn nicht gibt). Es besteht kein Zweifel, dass, wenn wir jemals eine Kolonie auf dem Mond bauen, sie sich in der Nähe solcher Krater befinden muss. Neben den offensichtlichen Vorteilen - die Kolonisten haben viel Eis, es gibt etwas zu schmelzen, zu reinigen und zu trinken - kann Wasserstoff auch aus Wassermolekülen extrahiert und von Sauerstoff getrennt werden. Wasserstoff und ein Teil des Sauerstoffs gehen zu Raketentreibstoff, und den Rest des Sauerstoffs atmen die Kolonisten ein. Und in Ihrer Freizeit von Weltraumexpeditionen können Sie auf einem zugefrorenen See vom geförderten Wasser Schlittschuh laufen.

Die alten Kraterdaten sagen uns also, dass Kometen den Mond getroffen haben, was bedeutet, dass dies auch der Erde passiert ist. Wenn wir bedenken, dass die Erde größer und ihre Schwerkraft stärker ist, können wir sogar schlussfolgern, dass Kometen viel häufiger auf die Erde gefallen sind. So ist es – von der Geburt der Erde bis zum heutigen Tag. Außerdem tauchte die Erde nicht in Form einer fertigen kugelförmigen Koma aus dem kosmischen Vakuum auf. Es entstand aus kondensiertem protosolarem Gas, aus dem die Sonne selbst und alle anderen Planeten entstanden sind. Die Erde wuchs weiter, als kleine feste Partikel daran hafteten, und dann - aufgrund des ständigen Beschusses von Asteroiden, die reich an Mineralien waren, und Kometen, die reich an Wasser waren. Inwiefern ist es dauerhaft? Es wird vermutet, dass die Häufigkeit von Kometeneinschlägen auf die Erde in den frühen Stadien ihrer Existenz ausreichte, um alle ihre Ozeane mit Wasser zu versorgen. Es bleiben jedoch bestimmte Fragen (und Raum für Diskussionen). Im Vergleich zum Wasser aus den Ozeanen enthält das Wasser der Kometen, die wir jetzt untersuchen, viel Deuterium, eine Art Wasserstoff, der ein zusätzliches Neutron in seinem Kern hat. Wenn die Ozeane mit Kometen gefüllt waren, hatten die Kometen, die zu Beginn der Existenz des Sonnensystems auf die Erde fielen, eine etwas andere chemische Zusammensetzung.

Glaubst du, du kannst sicher nach draußen gehen? Hier und da: neuere Studien zum Wassergehalt in den oberen Schichten Erdatmosphäre zeigten, dass Eisstücke von der Größe eines Hauses regelmäßig auf die Erde fallen. Diese interplanetaren Schneebälle verdunsten bei Kontakt mit Luft schnell, tragen aber zum Wasserhaushalt der Erde bei. Wenn die Häufigkeit der Stürze während der Erdgeschichte von 4,6 Milliarden Jahren konstant war, dann haben diese Schneebälle möglicherweise auch die Ozeane der Erde wieder aufgefüllt. Hinzu kommt der Wasserdampf, der bekanntermaßen durch Vulkanausbrüche in die Atmosphäre freigesetzt wird, und es stellt sich heraus, dass die Erde ihren Wasservorrat auf vielfältige Weise an der Oberfläche hat. Jetzt nehmen unsere majestätischen Ozeane zwei Drittel ein Erdoberfläche, aber sie machen nur ein fünftausendstel der Masse der Erde aus. Es scheint ein sehr kleiner Bruchteil zu sein, aber es sind immer noch anderthalb Trillionen Tonnen, von denen 2% zu einem bestimmten Zeitpunkt in Form von Eis vorliegen. Wenn die Erde jemals einen extremen Treibhauseffekt erlebt, wie auf der Venus, dann wird unsere Atmosphäre überschüssige Sonnenenergie absorbieren, die Lufttemperatur wird steigen und die Ozeane werden kochen und schnell in die Atmosphäre verdunsten. Es wird schlimm sein. Nicht nur die Flora und Fauna der Erde wird aussterben – das ist offensichtlich – einer der zwingenden (buchstäblich) Gründe für den allgemeinen Tod wird darin bestehen, dass die mit Wasserdampf gesättigte Atmosphäre dreihundert Mal massiver wird. Es wird uns alle zermalmen.

Die Venus unterscheidet sich in vielerlei Hinsicht von anderen Planeten im Sonnensystem, einschließlich ihrer hundertfach dicken, dichten und schweren Atmosphäre aus Kohlendioxid mehr Druck Erdatmosphäre. Da wären wir platt gemacht worden. In meiner Rangliste der erstaunlichsten Merkmale der Venus steht jedoch das Vorhandensein von Kratern, die sich alle vor relativ kurzer Zeit gebildet haben und gleichmäßig über die gesamte Oberfläche verteilt sind, an erster Stelle. Dieses scheinbar harmlose Merkmal deutet auf eine einzige Katastrophe von planetarischem Ausmaß hin, die die Krateruhr neu gestartet und alle Beweise für Einschläge in der Vergangenheit gelöscht hat. Dies liegt beispielsweise in der Macht eines erosiven Klimaphänomens wie der globalen Flut. Und auch - groß angelegte geologische (nicht geschlechtsspezifische) Aktivitäten, sagen wir, Lavaströme, die die gesamte Oberfläche der Venus in den Traum eines amerikanischen Autofahrers verwandelten - einen vollständig gepflasterten Planeten. Was auch immer die Uhr neu gestartet hat, geschah plötzlich und abrupt. Allerdings ist hier nicht alles klar. Wenn es wirklich eine weltweite Flut auf der Venus gab, wo ist das ganze Wasser jetzt hin? Unter die Oberfläche gegangen? In die Atmosphäre verdampft? Oder war es überhaupt kein Wasser, das die Venus überflutete, sondern eine andere Substanz?

Unsere Neugier und Unwissenheit ist nicht auf eine Venus beschränkt – sie erstrecken sich auf andere Planeten. Der Mars war einst ein richtiger Sumpf – mit mäandrierenden Flüssen, Überschwemmungsgebieten, Deltas, einem Netz kleiner Bäche und riesige Schluchten, von fließendem Wasser geschnitzt. Wir haben bereits genügend Beweise dafür, dass wenn es irgendwo im Sonnensystem reichlich Wasserquellen gab, dann auf dem Mars. Heute ist die Marsoberfläche jedoch völlig trocken, und warum, ist nicht klar. Beim Blick auf Mars und Venus – die Brüder und Schwestern unseres Planeten – schaue ich mit neuen Augen auf die Erde und denke darüber nach, wie unzuverlässig unsere Wasserquellen auf der Erdoberfläche sein mögen. Wie wir bereits wissen, führte Percival Lowells Vorstellungskraft zu der Annahme, dass Kolonien findiger Marsianer auf dem Mars ein ausgeklügeltes Netzwerk von Kanälen bauten, um Wasser von den Polargletschern in die dichter besiedelten mittleren Breiten zu bringen. Um zu erklären, was er sah (oder zu sehen glaubte), erfand Lowell eine sterbende Zivilisation, die irgendwie Wasser verlor. In seiner detaillierten, aber wunderbar irreführenden Abhandlung Mars as the Abode of Life (1909) beklagt Lowell den bevorstehenden Niedergang der Marszivilisation, der seiner Fantasie entsprungen ist:

Das Austrocknen des Planeten wird sich zweifellos fortsetzen, bis seine Oberfläche nicht mehr in der Lage ist, alles Leben zu unterstützen. Die Zeit wird es sicherlich wie Staub wegblasen. Wenn jedoch sein letzter Funke erlischt, wird der tote Planet wie ein Gespenst durchs All rasen und seine evolutionäre Karriere wird für immer enden.

(Lowell, 1908, S. 216)

Etwas, das Lowell richtig gemacht hat. Wenn es einmal eine Zivilisation (oder irgendwelche lebenden Organismen) auf der Marsoberfläche gab, die Wasser brauchten, dann trocknete zu einem unbekannten Zeitpunkt in der Marsgeschichte und aus irgendeinem unbekannten Grund wirklich das gesamte Wasser auf der Oberfläche aus, was genau zu einem Ende führte wie Lowell beschreibt. Möglicherweise fehlt Marswasser ging einfach in den Untergrund und wurde vom Permafrost eingefangen. Wie kann dies nachgewiesen werden? Große Krater auf der Marsoberfläche haben mehr Schlieren aus getrocknetem Schlamm, die überlaufen, als kleine Krater. Angenommen, der Permafrost liegt tief genug, würde es eines heftigen Aufpralls bedürfen, um dorthin zu gelangen. Die Freisetzung von Energie aus einer solchen Kollision hätte das Eis unter der Oberfläche bei Kontakt schmelzen und der Schmutz herausspritzen müssen. Krater mit diesen Merkmalen kommen häufiger in kalten subpolaren Breiten vor, genau dort, wo man erwarten würde, dass eine Permafrostschicht näher an der Oberfläche liegt. Einigen Schätzungen zufolge würde sich der Mars verwandeln, wenn das gesamte Wasser, das sich, wie wir vermuten, im Permafrost auf dem Mars versteckt hat und das, wie wir sicher wissen, an den Polen in Gletschern eingeschlossen ist, schmilzt und sich gleichmäßig über seine Oberfläche verteilt ein endloser Ozean in einer Tiefe von mehreren zehn Metern. Der Suchplan für Leben auf dem Mars, sowohl für modernes als auch für fossiles, sollte die Untersuchung einer Vielzahl von Orten umfassen, insbesondere unter der Marsoberfläche.

Als Astrophysiker anfingen, darüber nachzudenken, wo flüssiges Wasser und damit Leben zu finden sind, neigten sie zunächst dazu, Planeten in Betracht zu ziehen, die in einer bestimmten Entfernung von ihrem Stern umkreisen - in einer solchen Entfernung, dass Wasser auf ihrer Oberfläche flüssig blieb, nicht zu weit und nicht zu nah. Diese Zone wird allgemein als bewohnbare Zone oder Goldilocks-Zone bezeichnet (siehe vorheriges Kapitel), und für den Anfang war es eine recht akzeptable Schätzung. Sie berücksichtigte jedoch nicht die Möglichkeit der Entstehung von Leben an Orten, an denen es andere Energiequellen gab, wodurch Wasser, wo es sich in Eis hätte verwandeln sollen, in einem flüssigen Zustand blieb. Dies könnte für einen leichten Treibhauseffekt sorgen. Und auch interne Quelle Energie, wie Restwärme nach der Entstehung eines Planeten oder radioaktiver Zerfall instabil schwere Elemente, die jeweils zur inneren Erwärmung der Erde und damit zu ihrer geologischen Aktivität beitragen. Darüber hinaus dienen planetare Gezeiten auch als Energiequelle – dies ist ein allgemeineres Konzept als nur ein wogender Ozean, der mit dem Mond tanzt. Wie wir gesehen haben, ist der Jupitermond Io ständigen Belastungen durch wechselnde Gezeitenkräfte ausgesetzt, da seine Umlaufbahn nicht perfekt kreisförmig ist und sich Io in und aus Jupiter bewegt. Io befindet sich in einer solchen Entfernung von der Sonne, dass es unter anderen Bedingungen für immer gefrieren müsste, aber aufgrund ständiger Gezeitenwechsel hat es sich den Titel eines Himmelskörpers mit der heftigsten geologischen Aktivität im gesamten Sonnensystem verdient - alles ist da: und Vulkane, die Lava speien, und feurige Spalten, und tektonische Verschiebungen. Manchmal wird das moderne Io mit der jungen Erde verglichen, wenn unser Planet nach der Geburt noch nicht abgekühlt ist.

Europa ist nicht weniger interessant - ein weiterer Satellit des Jupiters, der ebenfalls Wärme aus Gezeitenkräften bezieht. Wissenschaftler haben lange vermutet und kürzlich bestätigt (basierend auf Bildern der Galileo-Raumsonde), dass Europa von dicken, wandernden Eisschichten bedeckt ist, unter denen ein Ozean aus matschigem oder flüssigem Wasser liegt. Ein ganzer Ozean aus Wasser! Stellen Sie sich vor, welche Art von Eisfischen es gibt. Tatsächlich erwägen Ingenieure und Wissenschaftler des Jet Propulsion Laboratory bereits, eine Raumsonde nach Europa zu schicken, die auf dem Eis landen, eine Öffnung darin finden (oder es selbst schneiden oder stampfen) und eine Tiefsee-Videokamera hineinlassen wird , und wir Mal sehen, was da ist und wie. Da das Leben auf der Erde höchstwahrscheinlich im Ozean entstanden ist, ist die Existenz von Leben in den Ozeanen Europas keineswegs eine leere Fantasie, sie könnte es durchaus sein. Die beste Wasserqualität ist meines Erachtens weder die wohlverdiente Bezeichnung „Universallösungsmittel“, die wir alle im Chemieunterricht in der Schule gelernt haben, noch außergewöhnlich große Auswahl Temperatur, bei der Wasser flüssig bleibt. Das erstaunlichste Merkmal von Wasser ist, dass, obwohl fast alle Substanzen, einschließlich Wasser selbst, beim Abkühlen dichter werden, Wasser bei Abkühlung unter 4 ° C immer weniger dicht wird. Wenn es bei null Grad gefriert, wird es weniger dicht als im flüssigen Zustand bei jeder Temperatur, was für Wasserpfeifen ärgerlich, für Fische jedoch sehr günstig ist. Im Winter, wenn die Lufttemperatur unter den Gefrierpunkt sinkt, sinkt 4 Grad warmes Wasser auf den Boden und verbleibt dort, und eine schwimmende Eisschicht baut sich sehr langsam an der Oberfläche auf und isoliert das wärmere Wasser von der kalten Luft.

Wenn diese Dichteinversion bei Wasser mit einer Temperatur unter 4 Grad nicht auftritt, dann würde sich die Außenfläche des Reservoirs bei einer Lufttemperatur unter dem Gefrierpunkt abkühlen und auf den Boden sinken und mehr warmes Wasser würde aufgehen. Eine solche erzwungene Konvektion würde die gesamte Wassermasse schnell auf Null abkühlen, wonach die Oberfläche zu gefrieren beginnen würde. Dichteres Eis würde absinken – und die gesamte Wassersäule würde von unten bis an die Oberfläche gefrieren. In einer solchen Welt gäbe es kein Eisfischen, weil alle Fische gefroren wären – lebendig gefroren. Und Liebhaber des Eisfischens würden entweder unter der Dicke des noch nicht gefrorenen Wassers oder auf einem Block eines vollständig zugefrorenen Reservoirs sitzen. Eisbrecher müssten nicht durch die gefrorene Arktis reisen: Der Arktische Ozean würde entweder bis auf den Grund zufrieren oder für die normale Schifffahrt offen bleiben, da darunter eine Eisschicht liegen würde. Und man konnte so viel auf dem Eis laufen, wie man wollte, und keine Angst haben, zu scheitern. In einer solchen Parallelwelt würden Eisschollen und Eisberge versinken, und 1912 wäre die Titanic sicher an ihr Ziel – New York – gesegelt.

Die Existenz von Wasser in der Galaxie ist nicht auf die Planeten und ihre Monde beschränkt. Wassermoleküle sowie mehrere andere bekannte Haushaltschemikalien wie Ammoniak, Methan und Ethylalkohol werden ständig in interstellaren Gaswolken registriert. Unter bestimmten Bedingungen – niedrige Temperatur und hohe Dichte – kann eine Gruppe von Wassermolekülen die Energie des nächsten Sterns in Form verstärkter gerichteter Mikrowellenstrahlung hoher Intensität wieder in den Weltraum abgeben. Die Physik dieses Phänomens ähnelt stark allem, was mit sichtbarem Licht in einem Laser passiert. Aber in diesem Fall ist es besser, nicht von einem Laser zu sprechen, sondern von einem Maser - so wird der Ausdruck "Mikrowellenverstärkung durch stimulierte Strahlungsemission" verkürzt. Wasser ist also nicht nur allgegenwärtig in der Galaxie – manchmal lächelt es einem auch aus den Tiefen des Weltalls strahlend entgegen.

Wir wissen, dass Wasser für das Leben auf der Erde unerlässlich ist, aber wir können nur davon ausgehen, dass dies der Fall ist notwendige Bedingung die Entstehung von Leben irgendwo in der Galaxie. Chemische Analphabeten glauben jedoch oft, dass Wasser eine tödliche Substanz ist, der man besser nicht begegnen sollte. 1997 hat Nathan Zoner, ein vierzehnjähriger Highschool-Schüler in Eagle Rock, Idaho, objektive Forschung technikfeindliche Vorurteile und die damit verbundene „Chemophobie“, die zu Recht Berühmtheit erlangt hat. Nathan forderte Passanten auf der Straße auf, eine Petition zu unterschreiben, die eine strenge Kontrolle oder sogar ein Verbot der Verwendung von Dihydrogenmonoxid fordert. Der junge Experimentator gab eine Liste der alptraumhaften Eigenschaften dieser Substanz ohne Geschmack und Geruch:

Dihydrogenmonoxid ist der Hauptbestandteil des sauren Regens;

Früher oder später löst diese Substanz alles auf, womit sie in Berührung kommt;

Wenn es versehentlich eingeatmet wird, kann es tödlich sein;

Im gasförmigen Zustand hinterlässt es schwere Verbrennungen;

Es wird in den Tumoren von Krebspatienten im Endstadium gefunden.

Dreiundvierzig der fünfzig, die Zoner ansprach, unterzeichneten die Petition, sechs zögerten, und einer entpuppte sich als glühender Befürworter von Dihydrogenmonoxid und weigerte sich, seine Unterschrift zu setzen.

Wohnraum

Fragt man jemanden, woher er kommt, so hört man als Antwort meist den Namen der Stadt, in der er geboren wurde, oder eines Ortes auf der Erdoberfläche, an dem er seine Kindheit verbracht hat. Und das ist absolut richtig. Jedoch

Die astrochemisch korrekte Antwort sollte anders klingen: „Ich komme aus den Überresten der Explosionen vieler massive Sterne der vor mehr als fünf Milliarden Jahren gestorben ist." Der Weltraum ist die wichtigste chemische Fabrik. Es wurde durch den Urknall ins Leben gerufen, der das Universum mit Wasserstoff, Helium und einem Tropfen Lithium versorgte - den drei leichtesten Elementen. Die verbleibenden zweiundneunzig natürlich vorkommenden Elemente haben die Sterne geschaffen, einschließlich jedes einzelnen Kohlenstoffs, Kalziums und Phosphors in jedem einzelnen lebenden Organismus auf der Erde, dem Menschen und anderen. Wer würde dieses reichhaltigste Sortiment an Rohstoffen brauchen, wenn es in den Sternen eingeschlossen bliebe? Aber wenn Sterne sterben, geben sie den Löwenanteil ihrer Masse an den Weltraum zurück und würzen die nächstgelegenen Gaswolken mit einer ganzen Reihe von Atomen, die anschließend die nächste Generation von Sternen bereichern.

Wenn die richtigen Bedingungen geschaffen werden – die richtige Temperatur und der richtige Druck – verbinden sich viele Atome zu einfachen Molekülen. Danach werden viele Moleküle größer und komplexer, und die Mechanismen dafür sind sowohl kompliziert als auch erfinderisch. Letztendlich organisieren sich komplexe Moleküle selbst zu lebenden Organismen der einen oder anderen Art, und dies geschieht sicherlich in Milliarden von Ecken des Universums. In mindestens einem davon wurden die Moleküle so komplex, dass sie Intelligenz und dann die Fähigkeit entwickelten, die in den Symbolen auf dieser Seite ausgedrückten Ideen zu formulieren und einander mitzuteilen.

Ja, ja, nicht nur Menschen, sondern auch alle anderen lebenden Organismen im Weltraum sowie die Planeten und Monde, auf denen sie leben, würden nicht existieren, wenn es nicht die Überreste abgebrannter Sterne gäbe. Im Grunde bist du Müll. Dies muss behandelt werden. Lieber glücklich sein. Denn was könnte edler sein als die Vorstellung, dass das Universum in uns allen lebt? Sie brauchen keine seltenen Zutaten, um Leben zu erfinden. Erinnern Sie sich, welche Elemente in Bezug auf die Häufigkeit im Weltraum die ersten fünf Plätze einnehmen: Wasserstoff, Helium, Sauerstoff, Kohlenstoff und Stickstoff. Mit Ausnahme des chemisch inerten Heliums, das mit niemandem gerne Moleküle bildet, erhalten wir die vier Hauptbestandteile des Lebens auf der Erde. Sie warten in den Flügeln in den massiven Wolken, die die Sterne in der Galaxie einhüllen, und beginnen, Moleküle zu erzeugen, sobald die Temperatur unter ein paar tausend Grad Kelvin fällt. Moleküle aus zwei Atomen werden gleichzeitig gebildet: das Kohlenmonoxid und ein Wasserstoffmolekül (zwei aneinander gebundene Wasserstoffatome). Senken Sie die Temperatur etwas weiter ab und Sie erhalten stabile drei- oder vieratomige Moleküle wie Wasser (H2O), Kohlendioxid (CO2) und Ammoniak (NH3) – einfache, aber hochwertige Produkte der biologischen Küche. Sinkt die Temperatur noch ein wenig weiter, gibt es eine ganze Reihe von Molekülen aus fünf und sechs Atomen. Und da Kohlenstoff nicht nur weit verbreitet, sondern chemisch gesehen auch sehr aktiv ist, ist er in den meisten Molekülen enthalten – nämlich in drei Viertel aller beobachteten „Arten“ von Molekülen interstellares Medium enthält mindestens ein Kohlenstoffatom. Vielversprechend. Der Weltraum für Moleküle ist jedoch ein ziemlich gefährlicher Ort. Wenn sie nicht durch die Energie von Supernova-Explosionen zerstört werden, vervollständigt die ultraviolette Strahlung von nahen ultrahellen Sternen die Angelegenheit.

Wie mehr Moleküle und desto schlechter hält es Angriffen stand. Wenn die Moleküle Glück haben und in relativ ruhigen oder vor äußeren Einflüssen geschützten Gebieten leben, können sie so weit leben, dass sie Teil der Körner werden. Weltraumstaub, und schließlich in Asteroiden, Kometen, Planeten und Menschen. Aber selbst wenn der stellare Ansturm keines der ursprünglichen Moleküle am Leben lässt, werden genügend Atome und Zeit vorhanden sein, um komplexe Moleküle zu erzeugen – nicht nur während der Entstehung dieses oder jenes Planeten, sondern auch auf und unter der biegsamen Oberfläche des Planeten . Unter den häufigsten komplexen Molekülen werden Adenin (dies ist ein solches Nukleotid oder eine "Base", ein wesentlicher Bestandteil der DNA), Glycin (ein Proteinvorläufer) und Glycoaldehyd (Kohlenwasserstoff) besonders unterschieden. All diese und ähnliche Zutaten sind für die Entstehung des Lebens in der uns bekannten Form notwendig und natürlich nicht nur auf der Erde zu finden.

All diese Bacchanalien organischer Moleküle sind jedoch noch kein Leben, so wie Mehl, Wasser, Hefe und Salz noch kein Brot sind. Während der tatsächliche Übergang vom Rohstoff zum Lebewesen ein Rätsel bleibt, ist klar, dass mehrere Bedingungen dafür erforderlich sind. Die Umgebung soll Moleküle dazu anregen, miteinander zu experimentieren und gleichzeitig vor unnötigen Verletzungen schützen. Flüssigkeiten eignen sich dafür besonders gut, da sie sowohl engen Kontakt als auch große Beweglichkeit bieten. Je mehr Möglichkeiten für chemische Reaktionen die Umwelt bietet, desto einfallsreicher sind die Experimente ihrer Bewohner. Es ist wichtig, einen weiteren Faktor zu berücksichtigen, von dem die Gesetze der Physik sprechen: Chemische Reaktionen erfordern eine ununterbrochene Energiequelle.

Wenn man die großen Temperatur-, Druck-, Säure- und Strahlungsbereiche betrachtet, unter denen das Leben auf der Erde gedeihen kann, und sich daran erinnert, dass eine gemütliche Ecke für eine Mikrobe eine Folterkammer für eine andere ist, wird klar, warum Wissenschaftler diese nicht mehr haben Recht, zusätzliche Bedingungen für das Leben anderswo aufzustellen. Das charmante Buch „Cosmotheoros“ des holländischen Astronomen Christian Huygens aus dem 17. Jahrhundert illustriert exzellent die Begrenztheit solcher Schlussfolgerungen: Der Autor ist überzeugt, dass Hanf auf anderen Planeten angebaut werden sollte – woraus sonst Schiffstauen zur Kontrolle bestehen würden Schiffe und befahren die Meere? Dreihundert Jahre sind vergangen, und wir begnügen uns mit einer Handvoll Molekülen. Wenn Sie sie gut mischen und an einen warmen Ort stellen, können Sie davon ausgehen, dass es nur ein paar hundert Millionen Jahre dauern wird – und wir werden blühende Kolonien von Mikroorganismen haben. Das Leben auf der Erde ist außerordentlich fruchtbar, daran gibt es keinen Zweifel. Und was ist mit dem Rest des Universums? Wenn es irgendwo anders einen Himmelskörper gibt, der unserem Planeten zumindest etwas ähnlich ist, ist es möglich, dass er ähnliche Experimente mit ähnlichen chemischen Reagenzien durchgeführt hat und diese Experimente von denselben inszeniert wurden physikalische Gesetze, die im ganzen Universum gleich sind.

Nehmen wir zum Beispiel Kohlenstoff. Er weiß, wie man am meisten erschafft verschiedene Anschlüsse sowohl mit sich selbst als auch mit anderen Elementen, und daher ist es in einer unglaublichen Anzahl chemischer Verbindungen enthalten - darin hat es im gesamten Periodensystem seinesgleichen. Kohlenstoff erzeugt mehr Moleküle als alle anderen Elemente zusammen (10 Millionen – was glauben Sie?). Um ein Molekül zu erzeugen, teilen sich Atome normalerweise ein oder mehrere Außenelektronen und fangen sich gegenseitig ein wie Nockengelenke zwischen Güterwagen. Jedes Kohlenstoffatom ist in der Lage, solche Bindungen mit einem, zwei, drei oder vier anderen Atomen einzugehen – aber ein Wasserstoffatom beispielsweise mit nur einem, Sauerstoff mit einem oder zwei, Stickstoff mit drei.

Wenn sich Kohlenstoff mit sich selbst verbindet, entstehen viele Moleküle aus allen möglichen Kombinationen von langen Ketten, geschlossenen Ringen oder verzweigten Strukturen. Diese komplexen organischen Moleküle sind zu Leistungen fähig, von denen kleine Moleküle nur träumen können. Sie können zum Beispiel an einem Ende die eine und am anderen Ende eine andere Aufgabe erfüllen, sich verdrehen, kräuseln, mit anderen Molekülen verflechten, Stoffe mit immer neuen Eigenschaften und Qualitäten schaffen – sie kennen keine Barrieren. Das vielleicht auffälligste Molekül auf Kohlenstoffbasis ist die DNA, die Doppelhelix, die das individuelle Erscheinungsbild jedes lebenden Organismus kodiert. Aber was ist mit Wasser? Wenn ein wir redenÜber die Sicherung des Lebens hat Wasser einen sehr hohen Stellenwert brauchbare Qualität- es bleibt nach Ansicht der meisten Biologen in einem sehr weiten Temperaturbereich flüssig. Leider betrachten die meisten Biologen nur die Erde, wo Wasser innerhalb von 100 Grad Celsius flüssig bleibt. Inzwischen irgendwo auf dem Mars Atmosphärendruck so niedrig, dass Wasser überhaupt nicht flüssig ist - sobald Sie sich ein Glas H2O einschenken, wird das gesamte Wasser gleichzeitig kochen und gefrieren! Allerdings, egal wie schade momentane Situation die Atmosphäre des Mars, ermöglichte in der Vergangenheit die Existenz riesiger Reserven an flüssigem Wasser. Wenn es einmal Leben auf der Oberfläche des roten Planeten gab, dann nur zu dieser Zeit.

Was die Erde betrifft, so ist sie sehr gut mit Wasser an der Oberfläche platziert, manchmal sogar zu gut und sogar tödlich. Woher kam sie? Wie wir bereits gesehen haben, ist es logisch anzunehmen, dass Kometen es teilweise hierher gebracht haben: Man kann sagen, dass sie mit Wasser gesättigt sind (natürlich gefroren), es gibt Milliarden von ihnen im Sonnensystem, es gibt ziemlich große unter ihnen, und als sich das Sonnensystem gerade bildete, bombardierten sie ständig die junge Erde. Vulkane brechen nicht nur aus, weil das Magma sehr heiß ist, sondern auch, weil sich das heiße Magma dreht Das Grundwasser in Dampf, und der Dampf dehnt sich schnell aus, was zu einer Explosion führt. Der Dampf passt nicht mehr in unterirdische Hohlräume und reißt den Deckel des Vulkans ab, wodurch H2O an die Oberfläche kommt. Angesichts all dessen sollte es nicht überraschen, dass die Oberfläche unseres Planeten voller Wasser ist. Bei all der Vielfalt lebender Organismen auf der Erde haben sie alle gemeinsame DNA-Teile. Der Biologe, der in seinem Leben nie etwas anderes als die Erde gesehen hat, freut sich nur über die Vielseitigkeit des Lebens, aber der Astrobiologe träumt von Vielfalt in größerem Maßstab: von Leben, das auf einer uns völlig fremden DNA basiert, oder auf etwas ganz anderem.

Leider ist unser Planet bisher die einzige biologische Probe. Ein Astrobiologe kann es sich jedoch leisten, Hypothesen über lebende Organismen zu sammeln, die irgendwo in den Tiefen des Weltraums leben, indem er Organismen untersucht, die hier auf der Erde in extremen Umgebungen leben. Es lohnt sich, nach diesen Extremophilen zu suchen, und es stellt sich heraus, dass sie fast überall leben: in Atommülldeponien, in sauren Geysiren, in mit Eisen gesättigten sauren Flüssen, in Tiefseequellen, die chemische Suspensionen ausspucken, und in der Nähe von Unterwasservulkanen. im Permafrost, in Kalkhaufen, in der Industrie Salzteiche und an allen möglichen Orten, an denen Sie wahrscheinlich nicht in die Flitterwochen gehen würden, die aber wahrscheinlich ziemlich typisch für die meisten anderen Planeten und Monde sind. Biologen glaubten einst, dass das Leben in einer Art "warmem Pool" entstand, wie Darwin schrieb (Darwin 1959, S. 202); jedoch über angesammelt In letzter Zeit Beweise tendieren zu der Vorstellung, dass Extremophile die ersten lebenden Organismen auf der Erde waren.

Wie wir im nächsten Teil sehen werden, war das Sonnensystem während der ersten halben Milliarde Jahre seines Bestehens eher wie ein Schießstand. Ständig fielen große und kleine Blöcke auf die Erdoberfläche, die Krater hinterließen und zu Staub zermalmt wurden. Felsen. Jeder Versuch, Project Life zu starten, wäre sofort vereitelt worden. Vor etwa vier Milliarden Jahren ließ das Bombardement jedoch nach und die Temperatur der Erdoberfläche begann zu sinken, wodurch die Ergebnisse komplexer chemischer Experimente überleben und gedeihen konnten. In alten Lehrbüchern wird die Zeit seit der Geburt des Sonnensystems gezählt, und ihre Autoren geben normalerweise an, dass es 700 bis 800 Millionen Jahre gedauert hat, bis sich die Erde gebildet hat. Aber dem ist nicht so: Experimente in Chemielabor Planeten konnten nicht beginnen, bis das himmlische Bombardement nachließ. Ziehen Sie ruhig 600 Millionen Jahre "Kriegsführung" ab - und es stellt sich heraus, dass einzellige Mechanismen in nur 200 Millionen Jahren aus der primitiven Gülle herausgekommen sind. Während Wissenschaftler immer noch nicht genau herausfinden können, wie das Leben begann, scheint die Natur kein Problem damit zu haben.

Astrochemiker haben es in wenigen Jahrzehnten weit gebracht: Bis vor Kurzem wussten sie noch gar nichts über Moleküle im Weltall, inzwischen haben sie fast überall schon viele verschiedene Verbindungen entdeckt. Darüber hinaus haben Astrophysiker in den letzten zehn Jahren bestätigt, dass Planeten auch andere Sterne umkreisen und dass jedes Sternensystem, nicht nur das Sonnensystem, voller der gleichen vier wesentlichen Bestandteile des Lebens ist wie unsere eigene kosmische Heimat. Natürlich erwartet niemand, Leben auf einem Stern zu finden, selbst auf einem „kalten“, wo es nur tausend Grad heiß ist, aber Leben auf der Erde findet man oft an Orten, an denen die Temperatur mehrere hundert Grad erreicht. All diese Entdeckungen zusammen führen zu dem Schluss, dass uns das Universum keineswegs fremd und unbekannt ist, sondern dass wir es bereits kennen grundlegende Ebene. Aber wie gut kennen wir uns? Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass irgendwelche lebenden Organismen terrestrischen ähnlich sind – basierend auf Kohlenstoff und Wasser allen anderen Flüssigkeiten vorziehen? Betrachten Sie zum Beispiel Silizium, eines der am häufigsten vorkommenden Elemente im Universum. Im Periodensystem steht Silizium direkt unter Kohlenstoff, was bedeutet, dass sie die gleiche Elektronenkonfiguration auf weisen externe Ebene. Silizium kann wie Kohlenstoff Bindungen mit einem, zwei, drei oder vier anderen Atomen eingehen. Bei richtigen Bedingungen es kann auch Kettenmoleküle bilden. Da die Möglichkeiten zur Herstellung chemischer Verbindungen für Silizium etwa die gleichen sind wie für Kohlenstoff, liegt die Vermutung nahe, dass auf seiner Basis auch Leben entstehen kann.

Allerdings gibt es bei Silizium eine Schwierigkeit: Es ist nicht nur zehnmal seltener als Kohlenstoff, sondern schafft auch sehr starke Bindungen. Insbesondere wenn Sie Silizium und Wasserstoff kombinieren, erhalten Sie nicht die Anfänge der organischen Chemie, sondern Steine. Auf der Erde haben diese chemischen Verbindungen eine lange Haltbarkeit. Und damit eine chemische Verbindung für einen lebenden Organismus günstig ist, braucht man Bindungen, die stark genug sind, um nicht zu starken Angriffen standzuhalten. Umfeld, aber nicht so unzerstörbar, dass die Möglichkeit für weitere Experimente ausgeschlossen wäre. Wie wichtig ist flüssiges Wasser? Ist dies die einzige geeignete Umgebung? chemische Experimente, die einzige Umgebung, die in der Lage ist, Nährstoffe von einem Teil eines lebenden Organismus zu einem anderen zu transportieren? Vielleicht brauchen lebende Organismen einfach irgendeine Flüssigkeit. In der Natur ist beispielsweise Ammoniak weit verbreitet. Und Ethylalkohol. Beide stammen von den am häufigsten vorkommenden Elementen im Universum. Mit Wasser vermischtes Ammoniak gefriert bei einer Temperatur, die viel niedriger ist als die von Wasser (-73 °C, nicht 0 °C), was den Temperaturbereich erweitert, in dem es möglich ist, lebende Organismen zu erkennen, die Flüssigkeit lieben. Es gibt noch eine andere Möglichkeit: auf einem Planeten, auf dem es nur wenige Quellen gibt innere Hitze B. weit von seinem Stern entfernt rotiert und bis auf die Knochen eingefroren ist, kann auch das meist gasförmige Methan die Rolle einer notwendigen Flüssigkeit spielen. Solche Verbindungen haben eine lange Haltbarkeit. Und damit eine chemische Verbindung für einen lebenden Organismus günstig ist, braucht es Bindungen, die stark genug sind, um nicht zu starken Umwelteinflüssen zu widerstehen, aber nicht so unzerstörbar, dass sie die Möglichkeit für weitere Experimente ausschließen.

Wie wichtig ist flüssiges Wasser? Ist es wirklich die einzige Umgebung, die für chemische Experimente geeignet ist, die einzige Umgebung, die in der Lage ist, Nährstoffe von einem Teil eines lebenden Organismus zu einem anderen zu transportieren? Vielleicht brauchen lebende Organismen einfach irgendeine Flüssigkeit. In der Natur ist beispielsweise Ammoniak weit verbreitet. Und Ethylalkohol. Beide stammen von den am häufigsten vorkommenden Elementen im Universum. Mit Wasser vermischtes Ammoniak gefriert bei einer Temperatur, die viel niedriger ist als die von Wasser (-73 °C, nicht 0 °C), was den Temperaturbereich erweitert, in dem es möglich ist, lebende Organismen zu erkennen, die Flüssigkeit lieben. Es gibt noch eine andere Möglichkeit: Auf einem Planeten, auf dem es zum Beispiel nur wenige innere Wärmequellen gibt, der fern von seinem Stern rotiert und bis auf die Knochen gefroren ist, kann auch Methan, das normalerweise in gasförmigem Zustand vorliegt, die Rolle eines a spielen notwendige Flüssigkeit.

Im Jahr 2005 landete die Raumsonde Huygens (benannt nach You-know-who) am häufigsten auf Titan großer Satellit Saturn, wo es viele organische Verbindungen gibt und die Atmosphäre zehnmal dicker ist als die der Erde. Abgesehen von den Planeten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun, die alle vollständig aus Gas bestehen und keine feste Oberfläche haben, haben nur vier Himmelskörper in unserem Sonnensystem eine nennenswerte Atmosphäre: Venus, Erde, Mars und Titan. Titan ist es nicht zufälliges Objekt Forschung. Die Liste der Moleküle, die dort zu finden sind, flößt Respekt ein: Das sind Wasser und Ammoniak und Methan und Ethan sowie die sogenannten polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe – Moleküle aus vielen Ringen. Das Wassereis auf Titan ist so kalt, dass es hart wie Zement geworden ist. Eine Kombination aus Temperatur und Druck verflüssigt Methan jedoch, und die ersten Bilder von Huygens zeigen Bäche, Flüsse und Seen aus flüssigem Methan. Die chemische Umgebung auf der Oberfläche von Titan ähnelt in gewisser Weise der einer jungen Erde, weshalb so viele Astrobiologen Titan als ein „lebendes“ Labor zum Studium der fernen Vergangenheit der Erde betrachten. Tatsächlich haben Experimente vor zwei Jahrzehnten gezeigt, dass, wenn man Wasser und ein wenig Säure zu der organischen Suspension hinzufügt, die aus der Bestrahlung der Gase entsteht, aus denen Titans trübe Atmosphäre besteht, uns dies sechzehn Aminosäuren liefert.

Vor nicht allzu langer Zeit haben Biologen herausgefunden, dass die gesamte Biomasse unter der Oberfläche des Planeten Erde möglicherweise größer ist als an der Oberfläche. Die aktuellen Untersuchungen besonders robuster Lebewesen zeigen immer wieder, dass das Leben keine Schranken und Grenzen kennt. Forscher, die die Bedingungen für die Entstehung von Leben untersuchen, sind keine "verrückten Professoren" mehr, die auf den nächsten Planeten nach kleinen grünen Männchen suchen, sie sind generalistische Wissenschaftler, die eine Vielzahl von Werkzeugen besitzen: Sie müssen nicht nur Spezialisten in Astrophysik, Chemie und Biologie, sondern auch in Geologie und Planetologie, weil sie überall nach Leben suchen müssen.

Ein Beispiel für ein System zum Finden der bewohnbaren Zone in Abhängigkeit von der Art der Sterne.

in der Astronomie, bewohnbare Zone, bewohnbare Zone, Lebenszone (bewohnbare Zone, HZ) - Das bedingter Bereich im Weltraum, bestimmt auf der Grundlage, dass die Bedingungen auf der Oberfläche derjenigen, die sich darin befinden, den Bedingungen auf nahe kommen und die Existenz von Wasser darin sicherstellen werden Flüssigphase. Dementsprechend werden solche Planeten (oder ihre) für die Entstehung von erdähnlichem Leben günstig sein. Die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Leben ist in der bewohnbaren Zone in der Nähe am größten ( Zirkumstellare bewohnbare Zone, CHZ ) in der bewohnbaren Zone ( galaktische bewohnbare Zone, GHZ), obwohl die Forschung zu letzterem noch in den Kinderschuhen steckt.

Es sei darauf hingewiesen, dass das Vorhandensein eines Planeten in der bewohnbaren Zone und seine Lebensbegünstigung nicht unbedingt zusammenhängen: Das erste Merkmal beschreibt die Bedingungen im gesamten Planetensystem und das zweite - direkt auf der Oberfläche eines Himmelskörpers .

In der englischsprachigen Literatur wird die habitable Zone auch genannt Goldlöckchen-Zone (Goldilocks-Zone). Dieser Name ist eine Anspielung auf das englische Märchen Goldlöckchen und die drei Bären, auf Russisch bekannt als "Drei Bären". Im Märchen versucht Goldilocks, mehrere Sätze von drei homogenen Objekten zu verwenden, in denen sich jeweils eines der Objekte als zu groß herausstellt (hart, heiß usw.), das andere als zu klein (weich, kalt .. .), und der dritte, dazwischen liegende Punkt, stellt sich heraus, dass der Artikel „genau richtig“ ist. Ebenso darf der Planet, um in der bewohnbaren Zone zu sein, weder zu weit vom Stern entfernt noch zu nahe bei ihm sein, sondern in der „richtigen“ Entfernung.

Bewohnbare Zone eines Sterns

Die Grenzen der bewohnbaren Zone werden basierend auf der Anforderung festgelegt, dass die darin befindlichen Planeten Wasser in flüssigem Zustand haben, da es bei vielen biochemischen Reaktionen ein notwendiges Lösungsmittel ist.

Über den äußeren Rand der bewohnbaren Zone hinaus erhält der Planet nicht genug Sonnenstrahlung, um Strahlungsverluste auszugleichen, und seine Temperatur wird unter den Gefrierpunkt von Wasser fallen. Ein Planet, der näher an der Sonne liegt als der innere Rand der bewohnbaren Zone, würde durch seine Strahlung überhitzt, wodurch das Wasser verdunsten würde.

Die Entfernung vom Stern, in der dieses Phänomen möglich ist, wird aus der Größe und Leuchtkraft des Sterns berechnet. Das Zentrum der bewohnbaren Zone für einen bestimmten Stern wird durch die Gleichung beschrieben:

(\displaystyle d_(AU)=(\sqrt (L_(Stern)/L_(Sonne)))), wo: - durchschnittlicher Radius bewohnbare Zone in , - bolometrischer Index (Leuchtkraft) des Sterns, - bolometrischer Index (Leuchtkraft) .

Bewohnbare Zone im Sonnensystem

Es gibt verschiedene Schätzungen darüber, wo sich die bewohnbare Zone erstreckt:

Innere Grenze, a.e.	Äußere Grenze a. e.	Quelle	Anmerkungen
0,725	1,24	Dole 1964	Schätzung unter der Annahme von optisch transparenter und fester Albedo.
0,95	1,01	Hartet al. 1978, 1979	K0-Sterne und darüber hinaus können keine bewohnbare Zone haben
0,95	3,0	Nebel 1992	Bewertung anhand von Kohlenstoffkreisläufen
0,95	1,37	Casting et al. 1993
-	1-2% weiter...	Budyko 1969, Verkäufer 1969, Nord 1975	… führt zu globaler Vereisung.
4-7% näher...	-	Rasool & DeBurgh 1970	…und die Ozeane kondensieren nicht.
-	-	Schneider und Thompson 1980	Kritik an Hart.
-	-	1991
-	-	1988	Wasserwolken können die bewohnbare Zone einengen, da sie die Albedo erhöhen und so dem Treibhauseffekt entgegenwirken.
-	-	Ramanathan und Collins 1991	Treibhauseffekt für Infrarotstrahlung hat einen stärkeren Einfluss als die erhöhte Albedo durch Wolken, und die Venus hätte trocken sein müssen.
-	-	Love Lock 1991
-	-	Whitemireet al. 1991

Galaktische bewohnbare Zone

Überlegungen darüber, dass die Lage des innerhalb der Galaxis befindlichen Planetensystems einen Einfluss auf die Möglichkeit der Entwicklung von Leben haben sollte, führten zu dem Konzept des sog. "galaktische bewohnbare Zone" ( GHZ, galaktische bewohnbare Zone ). Konzept 1995 entwickelt Guillermo González trotz Herausforderung.

Die galaktische habitable Zone ist nach derzeitiger Vorstellung ein ringförmiger Bereich, der sich in der Ebene der galaktischen Scheibe befindet. Die bewohnbare Zone liegt schätzungsweise in einer Region, die 7 bis 9 kpc vom Zentrum der Galaxie entfernt liegt, sich mit der Zeit ausdehnt und Sterne enthält, die 4 bis 8 Milliarden Jahre alt sind. 75 % dieser Sterne sind älter als die Sonne.

Im Jahr 2008 veröffentlichte eine Gruppe von Wissenschaftlern umfangreiche Computersimulationen, wonach zumindest in Galaxien wie der Milchstraße Sterne wie die Sonne große Entfernungen zurücklegen können. Dies widerspricht dem Konzept, dass einige Gebiete der Galaxie für das Leben besser geeignet sind als andere.

Suche nach Planeten in der bewohnbaren Zone

Planeten in bewohnbaren Zonen sind von großem Interesse für Wissenschaftler, die sowohl nach außerirdischem Leben als auch nach zukünftigen Heimaten für die Menschheit suchen.

Die Drake-Gleichung, die versucht, die Wahrscheinlichkeit eines Außerirdischen zu bestimmen intelligentes Leben, enthält die Variable ( Ne) als Anzahl bewohnbarer Planeten in Sternensystemen mit Planeten. Das Finden von Goldilocks hilft, die Werte für diese Variable zu verfeinern. Extrem niedrige Werte können die Hypothese stützen einzigartige Erde, die behauptet, dass eine Reihe äußerst unwahrscheinlicher Ereignisse und Vorkommnisse zur Entstehung des Lebens auf geführt haben. Hohe Werte können das kopernikanische Mittelmaßprinzip in die Lage versetzen: große Menge Goldilocks-Planeten bedeutet, dass die Erde nicht einzigartig ist.

Die Suche nach erdgroßen Planeten in den bewohnbaren Zonen von Sternen ist ein wichtiger Teil der Mission, die (gestartet am 7. März 2009, UTC) dazu dient, Eigenschaften von Planeten in den bewohnbaren Zonen zu untersuchen und zu sammeln. Bis April 2011 wurden 1235 mögliche Planeten entdeckt, von denen sich 54 in bewohnbaren Zonen befinden.

Der erste bestätigte Exoplanet in der bewohnbaren Zone, Kepler-22 b, wurde 2011 entdeckt. Seit dem 3. Februar 2012 befinden sich vier zuverlässig bestätigte Planeten in den bewohnbaren Zonen ihrer Sterne.



Mit einer Diskussion über die Übersetzung des astrophysikalischen Begriffs „habitable Zone“ eröffnen wir einen neuen Abschnitt „Ein falscher Freund eines Übersetzers“, in dem die Richtigkeit und Angemessenheit der Übersetzung diskutiert wird. Senden Sie Beispiele für Begriffe, die Ihrer Meinung nach falsch ins Russische übersetzt wurden, und erklären Sie, warum Ihre vorgeschlagene Übersetzung besser und genauer ist als andere.

Die Einführung neuer wissenschaftlicher Begriffe ist eine verantwortungsvolle Angelegenheit. Sie verwenden ein klingendes Wort, ohne nachzudenken, und dann werden die Menschen jahrhundertelang leiden. Ideal für jeden Neuen wissenschaftliches Konzept Es wäre wünschenswert, ein neues Wort zu erfinden, das vorher keine stabile Bedeutung hatte. Aber das passiert selten. Ein gutes Beispiel ist das „Quark“ der Physiker. Verwandte Konzepte werden normalerweise als Single-Root-Wörter bezeichnet, was sehr praktisch ist (Geologie, Geographie, Geomagnetik). Doch oft handeln Wissenschaftler gegen diese Traditionen und vergeben Namen nach dem Prinzip „was mir in den Sinn kam“. Ein Beispiel aus der Astronomie sind „Planetarische Nebel“, die nichts mit Planeten zu tun haben, was Laien jedes Mal erklärt werden muss.

Nicht weniger sorgfältig sollte die Übersetzung englischer Begriffe ins Englische erfolgen Muttersprache. Das war schon immer ein Problem: Beispielsweise Sternhaufen ( Sternhaufen) wurden zu Beginn des 20. Jahrhunderts Sternhaufen genannt. Ich spreche nicht einmal von der Transliteration der Namen von Wissenschaftlern: Zum Beispiel wird der Astronom H. N. Russell in der russischsprachigen Literatur in sechs Versionen präsentiert - Russell, Russell, Ressel, Ressell, Ressel und Russell. Für moderne Suchmaschinen sind das andere Personen.

BEI letzten Jahren Das Problem der Terminologie hat sich aus mehreren Gründen verschärft: Analphabetenjournalisten und Laienautoren veröffentlichen ihre Übersetzungen im Internet und machen sich nicht die Mühe, sich mit der bereits vorhandenen russischen Terminologie vertraut zu machen, sondern transliterieren einfach englische Wörter. So tauchte immer häufiger das Wort „Transit“ auf, das den Durchgang des Planeten vor dem Hintergrund einer Sternscheibe bedeutet. Für professionelle Astronomen haben die Begriffe „Durchgang“, „Verdeckung“, „Eklipse“ ihre eigenen spezifischen Bedeutungen, die sich nicht in dem einzelnen Wort „Transit“ widerspiegeln.

Leider fehlt es den meisten Online-Publikationen an einer wissenschaftlichen Bearbeitung, und selbst Papierverlage leisten sich diesen „Luxus“ selten. Es scheint, dass es ein „Wikipedia“ gibt, in dem die Terminologie durch gemeinsame Bemühungen geklärt werden sollte. Manchmal gelingt das wirklich, aber Profis investieren immer noch lieber in eine gemeinsame Plattform namens Wikipedia und lassen den Inhalt von Wikipedia (in russischer Sprache) auf dem Gewissen von Amateur-Enthusiasten.

Wenn ein neuer und zudem erfolgloser Begriff in Umlauf kommt, bleibt Zeit, sich mit dem Problem auseinanderzusetzen und demokratisch zu einer gemeinsamen Meinung zu kommen. Daher schlage ich - als Initiative - vor, die Übersetzung zu diskutieren Englischer Begriff “Zirkumstellare bewohnbare Zone“, oder kurz „ bewohnbare Zone“, die in letzter Zeit bei Forschern exoplanetarer Systeme sehr beliebt geworden ist.

Wir sprechen von dem Entfernungsbereich des Sterns, in dem die Temperatur auf der Oberfläche des Planeten im Bereich von 0 bis 100 °C liegt. Unter normalem atmosphärischem Druck eröffnet dies die Möglichkeit der Existenz von flüssigem Wasser und damit Leben im heutigen Sinne. In inländischen Veröffentlichungen zu diesem Thema werden drei Varianten der Übersetzung des Begriffs „ bewohnbare Zone” - Lebenszone, bewohnbare Zone und bewohnbare Zone. Versuchen wir es herauszufinden.

Die völlige Untauglichkeit des Begriffs ist sofort ersichtlich bewohnbare Zone, was auf die Anwesenheit von Lebewesen in dieser Zone hinweist und sogar auf die Anwesenheit einer Person dort hinweist. "Wörterbuch der russischen Sprache" S. I. Ozhegov (1987) definiert: bewohnt- von Menschen bewohnt, eine Bevölkerung habend; Ein Beispiel ist eine bewohnte Insel.

Tatsächlich bedeutet „unbewohnte Insel“ überhaupt nicht, dass sie steril ist; Es sind einfach keine Leute da.

Die weitere Bedeutung ist Wörterbuch Russische Sprache“ von S. I. Ozhegov und N. Yu. Shvedova (1992): bewohnt- von Menschen bewohnt, eine Bevölkerung habend; allgemein solche, wo es lebende Wesen gibt. Beispiele - bewohnte Erde , von Möwen bewohnte Insel. Auf jeden Fall, bewohnt meint bewohnt, a " bewohnbare Zone"- ein besiedeltes Gebiet, in dem JEMAND LEBT. In Wirklichkeit sprechen wir über das Vorhandensein von LEBENSBEDINGUNGEN und überhaupt nicht über das Vorhandensein von Kreaturen darin. Offensichtlich sind Autoren, die den Begriff bewohnbare Zone verwenden, am wenigsten sensibel für die Bedeutungen ihrer Muttersprache.

Was ist los bewohnbare Zone? Wort Bewohnbarkeit auf Russisch ist. Aber was ist es?

1. Erklärendes Wörterbuch von Ushakov: Bewohnbarkeit - der Bevölkerungsgrad (über die Fläche).
2. Marinehistorisches Nachschlagewerk (A. Loparev, D. Loparev): Bewohnbarkeit des Schiffes - eine Reihe von Faktoren, die die Aufenthaltsbedingungen der Menschen auf dem Schiff charakterisieren. Elemente der Bewohnbarkeit: Abmessungen von Kabinen, Wirtschaftsräumen, Gängen; Zusammensetzung, Abmessungen und Lage der Kabinenausstattung; Indikatoren für Schiffsrollen, Vibrationen, Lärm, Wartungsfreundlichkeit von Schiffsausrüstung, Instrumenten, Systemen usw.
3. Glossar des Ministeriums für Notsituationen (2010): Bewohnbarkeit - eine Reihe von Faktoren, die die Bedingungen des menschlichen Lebens charakterisieren.
4. Flusswörterbuch von A. A. Lapin (2012): Bewohnbarkeit des Schiffes - die Dauer der Reise ohne Nachschub. Wird normalerweise auf Touristenschiffen angewendet; in Tagen berechnet.

Wie Sie sehen können, ist der gemeinsame Nenner dieser etwas unterschiedlichen Interpretationen die Person, deren Anwesenheit angenommen wird.

Direkte Überweisung bewohnbar laut Wörterbuch gibt es folgende Optionen - bewohnbar, bewohnbar. Wir haben uns bereits mit Bewohnbarkeit befasst, aber Bewohnbarkeit für das Leben gibt die Bedeutung des Begriffs genau wieder bewohnbare Zone. In der Regel auf Englisch -fähig spricht von Möglichkeit, nicht Verfügbarkeit. Die treffendste Übersetzung wäre der lange Ausdruck „lebenswerte Zone“ oder die etwas prätentiöse „lebenswerte Zone“. Eine einfachere und kürzere "Lebenszone" vermittelt meiner Meinung nach die Bedeutung genau Englischer Ausdruck. Nicht die letzte Rolle spielt die Leichtigkeit der Aussprache. Vergleichen Sie: Lebenszone oder bewohnbare Zone. Ich bin für die Zone des Lebens. Und Sie?

Kommentare

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Dok. Phys.-Math. Wissenschaften, Leiter. Abteilung für Physik und Evolution der Sterne, Institut für Astronomie, Russische Akademie der Wissenschaften

In meiner Praxis verwende ich die Variante „bewohnbare Zone“, obwohl ich zweifellos zugebe, dass Vladimir Surdin insofern recht hat, als dieser Begriff kein angemessenes Verständnis seines Wesens vermittelt. Aber die "lebenswerte" Zone ist in dieser Hinsicht nicht besser, wenn nicht sogar schlechter!

Immerhin, was ist bewohnbare Zone? Dies ist ein ziemlich konventionell definiertes Intervall von Entfernungen, innerhalb dessen die Existenz von flüssigem Wasser möglich ist. Kein Leben, sondern nur Wasser! Gleichzeitig muss daran erinnert werden, dass die Möglichkeit des Vorhandenseins von Wasser nicht bedeutet, dass Wasser vorhanden ist, und das Vorhandensein von Wasser keine Lebensfähigkeit garantiert.

Mit anderen Worten, im dieser Fall(wie in vielen anderen) versuchen wir, in zwei Worten ein sehr zu beschreiben komplexes Konzept. Dies wird nicht ausreichend möglich sein, daher ist es durchaus akzeptabel, eine etablierte Übersetzung zu verwenden. Darüber hinaus ist es fast immer notwendig, ohnehin zu erklären, was es bedeutet.

In der Astronomie geschieht dies ständig, und die Beispiele sind endlos. Von der jüngsten kann man sich zum Beispiel an "erdnahe Asteroiden" erinnern, die möglicherweise überhaupt nicht erdnah sind buchstäblich dieses Wort. Wir verwenden auch einen anderen, etwas genaueren Begriff - erdnahe Asteroiden -, aber er ist auch nicht ideal, um Bedeutung zu vermitteln. Es gab Versuche, den richtigen Begriff "erdnahe Asteroiden" einzuführen - aber versuchen Sie es in die Praxis umzusetzen! Ein Drittel des Vortrags oder Berichts wird für die Durchführung aufgewendet.

Generell vertrete ich diesbezüglich auch eine eher konformistische Position. Wenn ich „planetarischer Nebel“ sage, mache ich mir keine Sorgen darüber, dass es nichts mit Planeten zu tun hat. Hauptsache ich und mein Gesprächspartner verstehen, was gemeint ist.

In der Astronomie gibt es zwei Drittel solcher kontroversen Begriffe. Wer errät die Bedeutung des Wortes „Rektaszension“? Wer würde vermuten, dass „Metallizität“ oft als Sauerstoffgehalt bezeichnet wird? Was ist mit neuen und Supernova-Sternen?

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Übersetzer von M. S. Gorbatschow, jetzt Leiter des Pressedienstes der Gorbatschow-Stiftung

In dieser Hinsicht hat Vladimir Surdin natürlich Recht. Die Sache ist die englische Sprache trennt in diesem Fall klar die Möglichkeit und deren Umsetzung: bewohnbar- ein Platz zum Leben bewohnt- der Ort, an dem sie leben. In den meisten Fällen ist das Suffix - fähig und russisches Suffix - erhalten- sind ziemlich gleichwertig ( verlängerbar- erneuerbar), und im Falle einer Verneinung in der Definition sind sie völlig gleichwertig (da die Möglichkeit nicht realisiert werden kann: undurchdringlich- undurchdringlich, unsinkbar- unsinkbar usw.)

Aber im Fall des Wortes "unbewohnt" auf Russisch gab es einen "Fehler" (was in Russland ganz normal ist natürliche Sprachen), und es bedeutet nicht „ein Ort, an dem man nicht leben kann“, sondern „ein Ort, an dem man nicht lebt“. Auf Englisch- unbewohnt. Deshalb bewohnbar es ist wünschenswert zu übersetzen, damit die Bedeutung des englischen Suffixes - fähig blieb erhalten und es gab keine Möglichkeit einer Fehlinterpretation. „Zum Leben geeignete Zone“ oder „Zone des möglichen Lebens“ ist also richtig in der Bedeutung und im Russischen richtig. Und das Wort „Bewohnbarkeit“ ist künstlich und unnötig (obwohl einige künstliche Wörter erforderlich sein können, siehe die „erfinderische“ Erfahrung von Karamzin und seinen Zeitgenossen).

, Wissenschaftsjournalist

Bisher gibt es im Russischen keine eindeutig starr festgelegte Übersetzung des Begriffs für bewohnbare Zone. Nun, eigentlich nicht auf Englisch. Sie nutzen auch die "Goldilocks-Zone" ( Goldilocks-Zone), was es uns erlaubt, von der Anschaulichkeit zu abstrahieren, aber es wird für unseren Leser eindeutig unverständlich sein (unser Analogon ist das Märchen von Mascha und den drei Bären). Wir haben viele Anwendungen; „Lebenszone“ und „bewohnbare Zone“ sind die häufigsten und meiner Meinung nach niemals „fehlerhaft“. Ein Begriff ist ein Begriff, er muss nicht durch eine unter allen Gesichtspunkten ideale verbale Konstruktion gestützt werden. Es gibt wo Worst Cases, bereits fest fixiert; sagen wir, der gleiche "planetarische Nebel" ... Nun, was zu tun ist - Sie müssen damit leben, arrangieren Sie nicht jedes Mal "Holivars" ...

Wir hatten eine ähnliche Diskussion im Magazin Science in Focus. Am Ende entschieden sie sich für die "bewohnbare Zone" mit der Möglichkeit, manchmal an die "Lebenszone" zu erinnern. Ich war neutral. So sei es, obwohl ich mit einer entsprechenden Erklärung überhaupt nicht gegen die „Lebenszone“ bin. Nichts Schlimmeres. Die verbleibenden Optionen – „bewohnbare Zone“, „Lebensraumzone“ – wurden ausgeschlossen. „Die Zone, in der das Vorhandensein von Wasser in flüssiger Form in offenen Reservoirs möglich ist“ ist natürlich super umständlich, es ist nur einmal als Erklärung möglich, und selbst dann, wenn der Leser völlig unwissend sein soll ...

Die von Pavel Palazhchenko vorgeschlagene Option („die Zone des möglichen Lebens“) ist ebenfalls umständlich und erklärt nicht alles, ganz zu schweigen von der Verbreitung (der Begriff sollte nach Möglichkeit SCHON weit verbreitet sein, um nicht mit dem Alten in den Randbereich zu geraten Optionen, wenn es endlich behoben wird).

Abgesehen davon, dass sie umständlich und nicht so weit verbreitet wie möglich ist, ist die "Zone des möglichen Lebens" nicht gut, weil sie nur die Illusion von Richtigkeit erzeugt. Schließlich sprechen wir erstens nur von Wasser und zweitens von Leben in den uns bekannten Formen (theoretisch kann Leben auf einer anderen Grundlage entstehen ...).

Aus Neugier habe ich nachgeschlagen, welchen Begriff wir zuvor in der Trinity-Variante verwendet haben. Hier herrscht ein komplettes Durcheinander. Aleksey Paevsky schrieb über die "bewohnbare Zone" und "bewohnbare Zone" (seltener). Boris Stern - über die "Lebensraumzone". Sergey Popov - "terrestrische Planeten in bewohnbaren Zonen". Und nur ich habe früher über die "Lebenszone" geschrieben (aber jetzt in der Zeitschrift korrigiere ich für die "bewohnbare Zone").

Ich habe auch vergessen zu sagen, dass man statt "Lebenszone" auch "Lebensgürtel" schreiben kann, d.h. über das erste Wort in diesem Begriff lässt sich auch lange und mit Geschmack streiten.