<< вернуться назад   хотите разместить рекламу на сайте?

Главная / Статьи / Вода дала жизнь

Вода дала жизнь

20.06.08
 
Вода дала жизньЖизнь возникла в ледниковой среде. В последнее время появилась гипотеза о возможности сохранения форм жизни в подледниковых озерах Антарктиды — вода которых имеет температуру (от -2°С до 3°С), своим происхождением связанная с ее ледниковым щитом. Таким образом, начинает формироваться гипотеза о ледовой среде зарождения жизни.
Решение проблемы происхождения жизни ведется по различным направлениям. Одно из них — исследование свойств тех сред, в которых, по различным гипотезам, возможно возникновение жизни. Анализ состояния, состава и свойств таких сред позволит выявить совокупность факторов и механизмов зарождения жизни и определить, в какой из них они реализуются полностью.
Анализ состояния биоты и химического состава ледяных компонентов криосферы дал возможность выяснить, что природные льды представляют собой физико-химическую систему, гляцио-экологическую нишу, компонент геосистем, самостоятельные геосистемы и экосистемы, компонент климатической системы планеты. Дальнейший теоретический анализ позволил доказать, что ледовые геосистемы и экосистемы образуют особую оболочку - криобиосферу. Она занимает часть пространства криосферы и составляет самостоятельную структурно-функциональную единицу биосферы.
Уже одно то, что криобиосфера - равноправная структурная единица биосферы, должно включить ее в рассмо¬рение в качестве той среды, где могла бы зародиться жизнь.
Лед как главный компонент криосферы присутствует на Земле в соотношении к воде как 1:50. В пределах Солнеч¬ной системы он обнаружен начиная с Венеры (в ее атмосфере на высоте 50-70 км от поверхности), и его соотношение с жидкой водой - количественно обратное. На большинстве небесных тел (кометы, спутники больших планет, астероиды, Луна, Марс, кольца Сатурна) химическое сoединение (Н20)п представлено исключительно льдом или газовыми гидратами.
С позиций физической химии он представляет собой структурно неоднородную термодинамически обусловленную трехфазную многокомпонентную физико-химическую систему. Она состоит из собственно кристаллов льда, внутри- и межкристаллических жидких водных и не водных растворов, газовых пузырьков, содержит твердые включения химических соединений, адсорбционные и изоморфные образования, газовые гидраты, механические примеси. Концентрация внутри- и межкристаллических растворов обычно выше, чем сумма растворенных веществ в воде, из которой лед кристаллизуется. Жидкие включения в ледниковом льду и мельчайшие капельки воды в снежном покрове также имеют более высокую минерализацию, чем в среднем вся их масса. Имеются сведения о том, что прочно связанная вода может сохраниться в жидком виде до -180°С.
Твердые химические соединения в природных льдах представлены солями, комплексными соединениями, коагулятами гидроксидов и органических веществ, газовыми гидратами, частицами углерода и пыли. Все они содержат адсорбционные и изоморфные соединения микроэлементов.
Граница вода-лед характеризуется наличием разности потенциалов, величина которой иногда достигает сотен вольт.
Лед, как и вода, содержит различные соединения водорода и кислорода, важнейшими из которых являются Н20+ и ОН-(Н302-), заряженные (Н30- и ОН-) и нейтральные радикалы, перекись водорода Н202). Во льду протон намного более подвижен, чем в воде.
Эти свойства, многообразие форм химических соединений, мультипозиционное распределение их во льду создают многочисленные возможности для осуществления химических реакций разложения, гидролиза, обмена, катал иза, синтеза, электролиза в естественных условиях. При этом ограничения, обусловленные нулевой и отрицательной температурой во льду и во внешней среде, часто не имеют никакого значения, так как многие реакции протекают интенсивнее, чем при положительной. Нередко некоторые химические реакции идут только при отрицатель¬ной температуре и в ледовой среде; возможно обратное или совершенно иное их направление.
В настоящее время выявлено огромное количество факторов, подобных химическим взаимодействиям кристалл охимического, физико-химического, геолого-географического порядка. Важнейшими из них нужно считать:
 
а) селективную сорбцию органических соединений льдом (хемосорбция), потенциал ионизации которых близок к 9,6 в;
б) катализ поверхностью ледяных кристаллов;
в) криогенное концентрирование замерзающих вод;
г) простпанственную дифференциацию соединений в кристаллах льда.
 
Свойства дипольной молекулы Н20, ее ассоциатов во льду, анизотропия кристаллов - важные факторы для дифференциации веществ между жидкой и ледовой фазами и в самом льду для направленности и избирательности химических превращений в его массе и на границе с другими средами.
Особым свойством кристаллической структуры льда следует считать возможность «замораживания» и стабилизации органических радикалов. Это, однако, не исключает полностью их участия в химических реакциях избирательно.
В высшей степени уникально свойство кристаллической структуры льда формировать матрицу органических соединений. Она в определенной обстановке способна к их репликации, воспроизведению, при отсутствии ее родоначальника.
Первичные химические соединения радикалы (СН, CN, ОН, NH) - генерируются в атмосферах звезд (и Солнца). Их иммиссия в околозвездное пространство способствует при понижении температуры и кристаллизации льда образованию более сложных органических и неорганических соединений в ледовой массе. Радикалы и образуемые химические вещества «замораживаются», в частности, во льду. В нем они подвергаются ионизации под влиянием рентгеновского излучения, потока плазмы от звезды (Солнца). Ионизированные и более сложные химические соединея, взаимодействуя между собой и с различными ионами, в первую очередь с протонами, дают начало сложным химическим превращешшм и генерируют такие устойчивые соединения, которые не разлагаются в условиях воздействия жесткого излучения, меняющихся напряженностей магнитного и гравитационного полей, поверхностных температур. Благодаря свойствам кристаллической структуры льда (прозрачность, анизотропия, диэлектрическая проницаемость, парамагнетизм, каталитическая активность поверхности кристаллов, наличие пленок жидкой воды и др.) химические реакции в нем строго направленны и избирательны. Конформации типа «кресла», жесткие позиции атомов кислорода в кристаллической решетке, разнообразные формы расположения атомов водорода, высокая подвижность протона, дифференциация положительных и отрицательных зарядов в гидроле, образование двойного электрического слоя на границе вода-лед создают предпосылки для синтеза оптически активных изомеров органических соединений. Следовательно, теоретически представляется, что нет препятствий для образования супрамолекулярных соединений и в дальнейшем - углеводов, пептидов, полипептидов, биополимеров типа ДНК. Их матрицы во льду создают возможность их тиражирования в неограниченном количестве.
Обнаружение в самое последнее время планет вокруг ближайших звезд дает основание предполагать существо¬вание планетных систем, подобных Солнечной.
Следовательно, описываемый процесс синтеза органических соединении в ледовой среде можно полагать повсеместным, повторяющимся миллионы и миллиарды раз. А именно это и обусловливает устойчивость и «эволюционную» направленность синтеза органических полимеров.
Возникшие первичные формы жизни могут проявлять активную жизнедеятельность во льду (по аналогии с психофильными микроорганизмами в современных земных условиях) благодаря наличию в нем жидких водных (и неводных) капилляров, пленок, карманов и т. п. Именно наличие жидкой воды во льду, газовых пузырьков, различных примесей, твердых и растворенных во включенных водных и неводных (жидкий аммиак, углеводороды) прослоях создают возможность проявления активное ти первичных форм жизни. В это время будут вступать в силу факторы биологического порядка (биохимическое разложение органических веществ, хемо- и фотосинтез), которые, несомненно, внесуг коррективы в формирование, преобразование и развитие первичных форм жизни.
Таким образом, направления поисков путей зарождения жизни должны быть существенно расширены. В систему объектов исследования нужно включить космический лед для обнаружения его биохимических составляющих. И, конечно, необходимо экспериментальное изучение разнообразных взаимодействий льда с широким спектром органических и неорганических соединений при использовании мощных воздействий физических полей, излучений, потоков быстрых частиц.