Поиск и исследование внеземных форм жизни. Планетарный карантин, необходимый при этом

Научное общество учащихся при СЮТ Поиск и исследование внеземных форм жизни.Планетарный карантин, необходимый при этом. Работу выполнил Сердюков Андрей Борисович г. Норильск - 1995 год. Ввиду особой важности тематики работы для людей, автор со всей объективностью считает своим долгом подойти к решению данной проблемы, полагаясь пока лишь на научные изыскания ученых, решающих эти проблемы практически. Содержание 1. Поиск и исследование внеземных форм жизни. Предмет и задачи. 1. Критерии существования и поиска живых систем. 1. О химической основе жизни. 2. Общие динамические свойства живых систем. 3. Роль света в поддержании жизни. 2. Методы обнаружения внеземной жизни. 1.3. АБЛ для экзобиологических исследований. 2. Основы планетарного карантина. 1. Методология планетарного карантина. 1. Изучение влияния факторов космического полета на выживаемость. 2. Нормы и рекомендации. 1. Оценка уровня микробной обсемененности. 1. Поверхностное загрязнение. 2. Внутреннее загрязнение. 2. Анализ источников загрязнения. 3. Методы контроля за обсемененностью. 1. Предупреждение загрязнения. 1. Биологические барьеры. 2. Профилактика загрязнения персоналом. 3.2 Методы обеззараживания. 1. Обработка дезинфицирующими средствами. 2. Стерильность поверхности. 3. Тепловая стерилизация. 4. Терморадиация. 5. Аутостерилизация. 4. Методы контроля. 3. Практический обзор поиска и исследований внеземных форм жизни. 3.1. Луна. 2. Венера. 3.3. Марс. 1. Температура. 2. Атмосфера. 3.3.3. Вода. 4. Ультрафиолетовое излучение. 4. Интересные наблюдения. 5. Метеориты. 6. Приборы для поиска. 7. Случай с Викингами . 8. Поиск внеземных цивилизаций. 4. Выводы. Список использованной литературы.

Дополнительно о проблемах жизни 1. Поиск и исследование внеземных форм жизни.

Предмет и задачи.

Определение жизни на других планетах, кроме Земли, является важной задачей для ученых, занимающихся вопросами возникновения и эволюции жизни.

Наличие или отсутствие ее на планете оказывает существенное влияние на ее атмосферу и другие физические условия.

Исследования превращений в поверхностных слоях планет с учетом возможных результатов деятельности человека позволит уточнить наши представления о роли биологических процессов в прошлом и настоящем Земли. С этой точки зрения результаты экзобиологических исследований могут быть полезными и в решении современных задач в области биологии.

Занос чужеродных форм жизни может также привести на Земле к самым неожиданным и трудно предугадываем последствиям. Обнаружение жизни вне Земли, несомненно, имеет и большое значение для разработки фундаментальных проблем происхождения и сущности жизни. Непосредственной целью предстоящих в ближайшем будущем экзобиологических экспериментов с помощью автоматических биологических лабораторий АБЛ является получение ответа на вопрос о наличии или отсутствии жизни или ее признаков на планете.

Обнаружение внеземных форм жизни существенно усугубило бы наше понимание сущности жизненных процессов и явления жизни в целом. Отсутствие жизни на других планетах Солнечной системы, например, имело бы также большое значение, подчеркивая специфическую роль земных условий в процессах становления и эволюции живых форм. Неясно, до какой степени внеземные формы могут быть сходными с нашими земными организмами по биохимическим основам их жизненных процессов. При рассмотрении проблемы обнаружения внеземной жизни надо принимать во внимание разные этапы эволюции органического вещества и организмов, с которыми в принципе можно встретиться на других планетах.

Например, в отношении Марса могут представиться различные возможности от обнаружения сложных органических соединений или продуктов абиогенного синтеза и до существования развитых форм жизни. На Марсе к настоящему времени закончилась только химическая эволюция, которая привела к абиогенному образованию как это было в сове время на Земле аминокислот, сахаров, жирных кислот, углеводов, возможно, белков, но жизнь как таковая на планете, видимо, отсутствует. Эти вещества в той или иной степени отличаются от аналогичных соединений, встречающихся на Земле. Возможно, что на Марсе могут быть обнаружены первичные протобиологические открытые системы, отделенные мембранами от окружающей среды относительно простые примитивные формы жизни, аналогичные нашим микроорганизмам более сложные формы, подобные нашим простым растениям и насекомым следы существовавшей ранее или существующей и ныне жизни остатки высокоразвитой жизни цивилизации и, наконец, можно констатировать полное отсутствие жизни на Марсе более подробно проблема жизни на Марсе рассматривается выше. В настоящей главе рассматриваются теоретические предпосылки, критерии существования жизни, предполагаемые методы обнаружения живых систем на других планетах. 1.

Критерии существования и поиска живых систем

Наши представления о сущности жизни основаны на данных по исследованию... В то же время решение проблемы поиска жизни на других планетах предпол... Критерии существования и поиска живых систем. . Способность к росту свойственна кристаллам, а обмен энергией и веществ...

О химической основе жизни

Следовательно, само наличие сложных органических веществ на других пла... Наиболее характерная черта химического состава живых систем земного пр... Такого рода теоретическую возможность практически было бы очень трудно... Действительно, вода обладает рядом свойств, обеспечивающих ее роль в к... Это свойство может рассматриваться в качестве необходимого признака су...

Общие динамические свойства живых систем

Общие динамические свойства живых систем. В качестве исходных представ... Развитие и эволюция биологических систем шли в основном по пути соверш... Жизнь неразрывно связана с существование открытых систем, свойства кот... Это свойство является важным признаком высокой степени организации сис... 1.1.3.

Роль света в поддержании жизни

1. Основным свойством живой материи является ее существование в виде откр... 3. В биологических системах могут преобладать асимметрические молекулы, о... Различные организмы, существующие на планете, должны обладать рядом сх...

Методы обнаружения внеземной жизни

По окружности прибора расположено три небольших цилиндрических снаряда... Затем силиконовая нить наматывается и, погружаясь при этом в питательн... С другой стороны, прибор не должен дать отрицательный ответ, если жизн... Мы приближаемся к такой возможности. И трудно будет переоценить значение тех данных, которые мы тогда получ...

АБЛ для экзобиологических исследований

2. Поэтому в зависимости от конкретных целей, сроков запуска и времени жи... Именно с их помощью можно рассчитывать не только на обнаружение инопла... . Многое показывает, что единственным подходом в проведении экзобиологич...

Основы планетарного карантина

Планетарный карантин осуществляется для сохранения этой возможности. Земная микрофлора, занесенная на планету автоматическими аппаратами ил... 2. Автоматический космический аппарат, предназначенный для определения пр... В настоящее время существуют и действуют ряд национальных и международ...

Методология планетарного карантина

. Методология планетарного карантина. Основные требования, предъявляемые... Эти требования надо учитывать при изготовлении космических кораблей и ... Так как космический корабль и его аппаратура должны быть абсолютно над... 2.1.1.

Изучение влияния факторов космического полета на выживаемость

рт. ст газовый состав 80 углекислого газа и 20 азота некоторые пустынные м... рт. Ионизирующая космическая радиация, за исключением излучений солнечных ... 2.2.

Нормы и рекомендации

Нормы и рекомендации . 2.2.1.

Оценка уровня микробной обсемененности

Оценка уровня микробной обсемененности. Определение числа микроорганизмов может быть осуществлено либо путем прямых исследований например, при поверхности загрязнении, либо путем расчета в случаях невозможности непосредственного взятия пробы без разрушения космического аппарата. 2.2.1.1.

Поверхностное загрязнение

Поверхностное загрязнение.

Точность подсчета числа микроорганизмов на поверхности космического аппарата зависит оп ряда факторов. Поверхность космического аппарата составлена их самых разнообразных материалов, некоторые из которых являются ингибиторами роста микроорганизмов.

Обследование металлической поверхности сводится к взятию с нее микробиологической пробы с последующим посевом на питательную среду. 2.2.1.2.

Внутреннее загрязнение

Внутреннее загрязнение. Микроорганизмы, расположенные между двумя поверхностями или инкапсулированные внутри какого - либо материала, обычно недоступны для прямого исследования уровень загрязнения в этих случаях может быть определен только косвенным путем. Исследование проводится во время сборки аппарата, когда соприкасающиеся в будущем поверхности открыты и доступны для исследования. 2.2.2.

Анализ источников загрязнения

Идентифицировать все возможные источники загрязнения, связанные с данн... Определить уровень обсемененности каждого такого источника. Определить уровень обсемененности космического аппарата во время запус... Выяснить, какая часть микроорганизмов выживет при действий факторов ко... 2.3.

Методы контроля за обсемененностью

2.3.1.1. 2.3.1. Эти данные могут быть положены в основу мероприятий по контролю для ка... . Предупреждение загрязнения. Предупреждение загрязнения включает изучен...

Биологические барьеры

Биологические барьеры. Цель биологического барьера - сохранить количество микроорганизмов внутри замкнутого объема на возможно более низком уровне. Это может быть достигнуто использованием воздушного потока в биологически чистом помещении или с помощью жесткого микробиологического фильтра. Использование чистых помещений уменьшает или исключает микробную загрязненность открытых поверхностей и оборудование, что увеличивает вероятность успешного проведения обеззараживания. 2.3.1.2.

Профилактика загрязнения персоналом

Так как бактерии постоянно удаляются с кожи, механический барьер, тако... В настоящее время неизвестен ни один метод стерилизации кожи. Профилактика загрязнения персоналом. Основным источником микроорганизм... 2.3.2 . Известно, что поверхность кожи человека - благодатная почва для выжива...

Методы обеззараживания

Методы обеззараживания.

В настоящее время разработано много методов снижения уровня микробного загрязнения космического аппарата и его элементов. Хотя они и не идеальны, некоторые из них используются с успехом в настоящее время, другие являются перспективными в будущем.

Эксперименты показывают, что более высокая степень стерильности может быть достигнута при использовании этих приемов для гладких поверхностей. При шероховатых поверхностях выживаемость микроорганизмов остается значительной. 2.3.2.1.

Обработка дезинфицирующими средствами

Обработка дезинфицирующими средствами. Дезинфицирующая обработка заключается в промывке доступных поверхностей компонентов космического аппарата такими дезинфицирующими веществами как этиловый спирт, изопропиловый спирт, формальдегид с метаном и перекись водорода. 2.3.2.2.

Стерильность поверхности

Стерильность поверхности.

Поверхность стерилизуется химическими средствами окись этилена, бромистый метил, формальдегид и с помощью радиации без прямого контакта с поверхностью лазерные лучи, ультрафиолетовая ионизирующая радиация и плазма . 2.3.2.3.

Тепловая стерилизация

Так как земные микроорганизмы чувствительны к высоким температурам, то... При этом в качестве активного начала используется пар или сухой горячи... Тепловая инактивация микроорганизмов происходит как более сложный проц... Простая логарифмическая модель, используемая для определения параметро... 2.3.2.4.

Терморадиация

Терморадиация.

Сочетание тепловой стерилизации и радиации во время сборки космического аппарата имеет преимущества, поскольку компоненты аппарата подвергаются воздействию меньших температур, чем только при одной тепловой стерилизации, и меньшей радиации, чем во время одного только облучения. 2.3.2.5.

Аутостерилизация

Методы выявления аэробных и анаэробных микроорганизмов и спор приведен... Большинство методов выявления спор включает нагревание микробной суспе... Эта процедура называется тепловой обработкой. Методика определения ана... До того времени, когда человек высадится на эти планеты и сможет испол... 3.

Практический обзор поиска и исследований внеземных форм жизни

д Однако некоторые формы могут жить в тени кратеров, особенно если, ка... 3.2. над Землей, за исключением преобладающего содержания СО2 и практическо... Конечно, это не исключает того, что в определенный период своей истори... Поэтому обнаружение жизни на ней наиболее вероятно.

Интересные наблюдения

Шкловским о том, что спутники Марса могут быть искусственными. Являются ли так называемые вспышки на поверхности Марса феноменов или ... Сейчас можно сказать, что наблюдавшиеся на Марсе серые линии необычно ... Но среди них крупные не имеют достаточно правильной формы, а мелкие ни... Интересны и данные советских ученых, установивших аргоновым методом во...

Приборы для поиска

Как сказано выше, прежде всего из - за ограниченных технических возмож... Ученым многих отраслей наук прежде всего интересен Марс для выяснения ... Большое значение в поисках внеземной жизни будут иметь и полеты космич... Характеристика приборов, применяемых и могущих применяться в пилотируе... 2.

Случай с Викингами

Случай с Викингами . В заключение главы приведем один из наиболее ярких примеров поиска внеземных форм жизни.

В 1976 г. НАСА в США проведен запуск двух автоматических межпланетных станций, одновременно являющихся АБЛ, с целью достигнуть Марс и провести на его поверхности ряд важнейших экспериментов. После съемок панорам Марса АБЛ была извлечена часть грунта и проведено его сканирование что обнаружило, помимо Fe, в грунте немало Si, Mg, Al, S, отмечено присутствие Rb, Sr К и др Викинги приступили к главной программе исследований на поверхности планеты. Известно, что организм живет, пока через него непрерывным потоком протекают все новые частицы окружающей его материальной среды.

Поиском факторов обмена веществ и занимались марсианские АБЛ. Как и на земле, жизнь на Марсе может не смотря на другие идеи основываться на углероде - элементе, способным организовывать разнообразные химические соединения.

Как сказано, земные организмы, поглощая при жизнедеятельности питательные вещества, выделяют различные газы. Логично предположить, что и невидимые марсиане поступают также. Гипотетическим инопланетянам предложили пищу, представленную особыми специями. В сосуд с пробой грунта ввели питательный раствор с меченными атомами углерода. Если марсианские бактерии действительно усваивают углерод подобно земным, его радиоактивный изотоп должен встретиться в выделяемых ими газах.

Первые вести с Марса и обрадовали, и огорчили. Счетчик прибора АБЛ щелкал там значительно чаще, чем в земной лаборатории, где в контрольном эксперименте работали реальные микроорганизмы. По словам руководителя научной биологической программы доктора Клейна, полученную информацию можно будет толковать как наличие жизни. На пятые сутки радиоактивность начала снижаться, возможно, закончилась пища. Если же это была химическая реакция, то затухание процесса могло бы означать лишь постепенное расходование вступившего в нее вещества грунта.

Новая реакция питательного раствора не должна была в таком случае вызвать заметного увеличения радиоактивности. Однако после добавления жидкости показания счетчика возрастали так, как если бы оголодавшие бактерии вновь воспрянули духом. Еще больше волнений вызвали показания второго прибора, предназначенного для исследования газообмена предполагаемых живых организмов с окружающей средой. Грунт, находящийся в атмосфере прибора, смачивали питательным бульоном и подогревали.

Периодически из камеры отбирались пробы воздуха для анализа. Всего через несколько суток вместо рассчитанных двенадцати было зарегистрировано выделения кислорода, в более чем 15 - 20 раз превышающее ожидаемое. Сначала в поисках объяснения такого явления обвинили химию. Действительно, реакция сухого грунта с жидкостью могла происходить бурно. В качестве возможного кандидата на источник кислорода называли кристаллическую перекись водорода, которая могла содержаться в верхних слоях марсианской почвы.

За догадками подчас рискованными дело не стало Учитывая суровые условия на Марсе температура в месте посадки менялась от -850С до 300С , не исключено, что живые организмы находятся в спячке, и им нужны соответствующие условия для возвращения к жизни. Обильное количество воды и питательных веществ было бы пиршеством для этих микроорганизмов. Что же химия или биология? Выделение газов в обоих приборах длилось дольше, чем при химических реакциях, но меньше, чем в биологических процессах.

Мы находимся где - то на середине - констатировал один из ученых. На Земле содержащие хлорофилл клетки под действием солнечных лучей образуют органические вещества из углекислого газа и воды. Не так ли используют энергию светила и марсианская жизнь? В марсианский воздух заполнивший сосуд с грунтом, добавили немного радиоактивного изотопа углерода. Чтобы микробы, если они есть, чувствовали себя как дома, над ними зажгли лампу, имитирующий характерный для Марса солнечный свет. Инкубация длилась двое суток, клеткам давали возможность хорошо усвоить меченный углерод.

После камеру очистили от газов, а грунт нагрели до 6000С, при этом из него должны были улетучится образованные при фотосинтезе органические вещества с меченными атомами, а счетчик радиоактивных частиц - подсчитать их результаты. Зарегистрированный в эксперименте уровень радиоактивности в 6 раз превысил тот, который наблюдался бы при отсутствии в грунте микроорганизмов.

Окончательно отнести это что - то к живой или мертвой природе должны были помочь контрольные опыты в земной лаборатории. Если эти данные были бы получены на Земле, был бы сделан безусловный вывод о получении слабого биологического сигнала, но по данным с Марса ученые не хотели делать поспешных выводов. В имитирующих Марс на Земле лабораториях было проведено несколько опытов на выявление жизни, результаты - абсолютно идентичны полученным с Марса. Выдвинуты многие гипотезы, среди которых - то, что хотя Викинги проводили эксперименты на колоссальном расстоянии друг от друга, они находились в местах, богатых розовой пылью и поэтому неподходящих для жизни.

Астроном К. Сагал не исключает наличия жизни на Марсе в виде изолированных оазисов. Мнения ученых разделились пятьдесят на пятьдесят. Проводились новые эксперименты с привлечением новых специалистов. В результате предпочтение отдали неживой природе. Основной причиной наблюдаемых явлений названо солнечное излучение, не встречающее на Марсе защитного озонового слоя опять же - только гипотеза. Готовые формы жизни - клетк