Татьяна Зарубина - От динозавра до компота. Ученые отвечают на 100 (и еще 8) вопросов обо всем

Наша планета хранит память об ударах, случившихся миллионы лет назад. На Земле найдено около 200 крупных метеоритных кратеров. Самый большой среди изученных имеет диаметр около 300 км. Возможно, есть и более крупный, диаметром около 500 км. Они образовались от столкновения Земли с астероидами размером 10-20 км.

Нам известна только одна форма жизни – наша, земная.

На первый взгляд она очень разнообразна: ну что может быть общего между амебой, мухой и слоном? Однако биологи выяснили, что все столь непохожие друг на друга животные и растения собраны из однотипных «кубиков», так называемых биополимеров – белков и нуклеиновых кислот. Это молекулы, порой довольно сложные, но в целом напоминающие кубики лего: из нескольких типов кубиков можно собрать бесконечное число разных построек, а из нескольких типов биополимеров – бесконечное число разных живых организмов, от червяка до человека.

В молекулах белков и нуклеиновых кислот важнейшую роль играют атомы углерода, из которых состоят «скелеты» этих молекул. Поэтому жизнь земного типа называют белковой или углеродной. Однако с не меньшим основанием ее можно было бы назвать водной, поскольку работа любого организма, взаимодействие его молекул друг с другом может происходить только в присутствии воды. Жидкая вода – важнейший растворитель, необходимый для протекания химических реакций в теле живого существа. Чтобы убедиться в важной роли воды, проделайте простой опыт: в сухой миске смешайте чайную ложку питьевой соды с чайной ложкой сухой лимонной кислоты. Смешали? Как видите, ничего не произошло. А теперь добавьте четверть стакана воды… Ну как? Убедились, что вода ускоряет химические реакции? В живом организме вода не только важный растворитель, но и активный участник почти всех химических реакций. Поэтому в теле любого живого существа довольно много воды, причем она должна быть не твердой (лед), не газообразной (пар), а именно жидкой.

Поскольку других форм жизни, кроме нашей белково-углеродной, мы не знаем, то и подходящие для жизни планеты представляем себе похожими на нашу Землю. Важнейшим условием для жизни мы считаем температуру поверхности планеты: она должна быть такой, чтобы там могла существовать жидкая вода. На поверхности Земли при нормальном атмосферном давлении это диапазон температуры от 0 °С до 100 °С. При температуре ниже 0 °С вода замерзает, а при температуре выше 100°С кипит.

Но на других планетах, где давление атмосферы иное, вода ведет себя по-другому. Температура замерзания у нее почти не меняется и всегда близка к 0 °С, зато температура кипения меняется очень сильно. При низком атмосферном давлении, например на поверхности Марса, где атмосферное давление почти в 200 раз ниже, чем на Земле, вода вообще не может оставаться жидкой, а бывает либо в виде пара, либо в виде льда. Пока холодно – это лед, а как только температура поднимется выше 0 °С, лед превращается в пар, минуя жидкое состояние. Этот процесс, когда твердое вещество сразу становится газом, называют сублимацией или возгонкой. Поэтому на планетах с низким атмосферным давлением знакомые нам «водные» формы жизни невозможны.

С другой стороны, если давление атмосферы выше, чем у поверхности Земли, то температурный диапазон жидкой воды расширяется. На этом основан принцип кастрюли-скороварки: под плотной закрытой крышкой давление выше и вода закипает при более высокой температуре, ускоряя приготовление пищи. При давлении 220 атмосфер температура закипания воды составляет 374 °С. Однако при такой высокой температуре молекулы белков работать не могут, они погибают, сворачиваясь в плотные клубки (это называется коагуляцией). Вспомните, что происходит с жидким содержимым куриного яйца в кипящей воде. Самые теплостойкие живые организмы на Земле, так называемые гипертермофилы, выдерживают температуру не выше 123 °С. Некоторые микробы непродолжительное время выдерживают температуру 130 °С, но расти и размножаться в таких условиях не могут. В общем, представляется невероятным, чтобы микробы выживали при температуре выше 150 °C, так как при этом разрушаются жизненно важные молекулы, в том числе и ДНК – молекула дезоксирибонуклеиновой кислоты, содержащая наследственную информацию.