Ученые определили основную версию происхождения Земли
https://ria.ru/20181207/1547581979.html
Ученые определили основную версию происхождения Земли
Ученые определили основную версию происхождения Земли — РИА Новости, 07.12.2018
Ученые определили основную версию происхождения Земли
РИА Новости, 07.12.2018
2018-12-07T11:32
2018-12-07T11:32
2018-12-07T11:32
наука
/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content
/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content
https://cdnn21.img.ria.ru/images/151762/24/1517622483_0:161:1600:1061_1920x0_80_0_0_391df78027928de51a7585ac802be894.jpg
МОСКВА, 7 дек — РИА Новости. Исследователи из Калифорнийского университета в Дэйвисе (США) приблизились к пониманию процессов, приведших к формированию Земли, сообщает портал Phys.org.Существуют три основные гипотезы о происхождении нашей планеты. Одна предполагает, что Земля росла сравнительно быстро (от двух до пяти миллионов лет), захватывая необходимые для жизни воду и газы из окружающего молодое Солнце облака.
В другой говорится о частицах пыли, превратившихся под облучением Солнца в небесные тела — планетезимали, которые и стали источником нужных соединений. Согласно третьей теории Земля развивалась медленно и за счет богатых водой, кислородом и азотом метеоритов.Чтобы определить, какая из идей наиболее близка к истине, ученые проанализировали соотношение изотопов неона, захваченных мантией Земли во время формирования планеты. Неон — это благородный инертный газ, на который, в отличие от водяного пара, углекислого газа или азота, не влияют химические и биологические процессы. Поэтому он навсегда сохраняет информацию о своем происхождении, отмечает профессор Суджой Мукхопадхай.Выделяются три изотопа — неон-20, 21 и 22. Все они стабильны и нерадиоактивны, однако неон-21 образуется при радиоактивном распаде урана. Таким образом, количество неона-20 и неона-22 остается неизменным с момента рождения планеты, из чего исследователи делают вывод, что для каждой из трех теорий формирования Земли должно быть характерно собственное соотношение изотопов 20 и 22.
Чтобы определить этот коэффициент, исследователи изучили образцы подушечной лавы. Эти стекловидные породы формируются при подводных или подледных извержениях. Экспедиция под руководством специалистов из Университета Род-Айленда достала образцы со дна Атлантики, после чего они стали доступными для всех ученых. Исследователи разрушили породы в герметичной камере и проанализировали состав газов, улавливая выбросы чувствительным масс-спектрометром. В результате они получили соотношение изотопов неона для трех гипотез о происхождении Земли. Выяснилось, что коэффициент, соответствующий теории «мантии Земли», выше, чем у «гипотезы планетезималей» и модели «долгого развития».
https://ria.ru/20180914/1528512714.html
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
2018
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.
xn--p1ai/awards/
Новости
ru-RU
https://ria.ru/docs/about/copyright.html
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
https://cdnn21.img.ria.ru/images/151762/24/1517622483_184:0:1599:1061_1920x0_80_0_0_85fd685aa0d8168f8df469edb1387856.jpgРИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
МОСКВА, 7 дек — РИА Новости. Исследователи из Калифорнийского университета в Дэйвисе (США) приблизились к пониманию процессов, приведших к формированию Земли, сообщает портал Phys.org.Существуют три основные гипотезы о происхождении нашей планеты.
Одна предполагает, что Земля росла сравнительно быстро (от двух до пяти миллионов лет), захватывая необходимые для жизни воду и газы из окружающего молодое Солнце облака. В другой говорится о частицах пыли, превратившихся под облучением Солнца в небесные тела — планетезимали, которые и стали источником нужных соединений. Согласно третьей теории Земля развивалась медленно и за счет богатых водой, кислородом и азотом метеоритов.
Чтобы определить, какая из идей наиболее близка к истине, ученые проанализировали соотношение изотопов неона, захваченных мантией Земли во время формирования планеты. Неон — это благородный инертный газ, на который, в отличие от водяного пара, углекислого газа или азота, не влияют химические и биологические процессы. Поэтому он навсегда сохраняет информацию о своем происхождении, отмечает профессор Суджой Мукхопадхай.
Выделяются три изотопа — неон-20, 21 и 22. Все они стабильны и нерадиоактивны, однако неон-21 образуется при радиоактивном распаде урана. Таким образом, количество неона-20 и неона-22 остается неизменным с момента рождения планеты, из чего исследователи делают вывод, что для каждой из трех теорий формирования Земли должно быть характерно собственное соотношение изотопов 20 и 22.
14 сентября 2018, 08:00НаукаУ Солнечной системы появился конкурентЧтобы определить этот коэффициент, исследователи изучили образцы подушечной лавы. Эти стекловидные породы формируются при подводных или подледных извержениях. Экспедиция под руководством специалистов из Университета Род-Айленда достала образцы со дна Атлантики, после чего они стали доступными для всех ученых.
Исследователи разрушили породы в герметичной камере и проанализировали состав газов, улавливая выбросы чувствительным масс-спектрометром. В результате они получили соотношение изотопов неона для трех гипотез о происхождении Земли. Выяснилось, что коэффициент, соответствующий теории «мантии Земли», выше, чем у «гипотезы планетезималей» и модели «долгого развития».
«Это четкое указание на то, что в глубокой мантии Земли есть небулярный неон. Учитывая, что он является маркером для других газов, необходимые для жизни вещества — водород, вода, углекислый газ и азот — накапливались одновременно».
Кертис Уильямс (Curtis Williams, UC Davis)
один из авторов исследованияТеории происхождения Земли: ранние и современные гипотезы
Существующие методы исследования позволили установить, что примерный возраст нашей планеты составляет 4,5 млрд лет, но о том, как появилась Земля и какие процессы поспособствовали ее формированию, есть лишь теории и гипотезы. Осталось немного геологических свидетельств данных процессов, а современные наблюдения за особенностями формирования планет в других галактиках охватывают слишком короткий период.
Планета ночью из космоса. Credit: ICRAR
Ранние теории происхождения планеты
Ранние этапы формирования планеты являются наименее изученными, поэтому по мере развития науки стали появляться теории, кратко объясняющие, как создавалась Земля. Первые гипотезы формирования планеты появились еще в 17 в., но многие из них уже опровергнуты исследованиями.
Сейчас большинство ученых придерживаются мнения, что зарождение Земли произошло из пыли и газов на ранних этапах формирования Солнечной системы, но и более ранние гипотезы не могут быть полностью опровергнуты.
Концепция Лапласа
Предложенная П. С. Лапласом в 1796 г. гипотеза образования планеты на протяжении длительного времени признавалась в научном обществе, т.к. была частично обоснована математическими расчетами. Этот исследователь предположил, что формирование Солнечной системы и всех ее элементов произошло в результате вращения первичной туманности.
При сжатии центробежная сила может расти быстрее притяжения, но при их равенстве способна возникнуть ротационная неустойчивость, которая будет провоцировать сплющивание туманности и отделение плотного вещества из ее центра. Выброшенные газы и пыль сформировали плоские кольца, а затем вещества под нарастающей силой тяжести стянулись, образовав планеты.
Гипотеза Канта
Кант выдвинул первую космогоническую гипотезу, в которой предположил, что зарождение всех элементов Солнечной системы, в т.ч. Земли, произошло из пыли и газов. Поспособствовала данному процессу сила тяжести. Сначала в центре сформировалось Солнце, а затем появились планеты.
Недостаток гипотез Канта и Лапласа
Гипотезы о происхождении Земли, выдвинутые Лапласом и Кантом, имеют ряд недостатков. Многие современные астрофизики считают следующее: первичная туманность имела настолько малую плотность, что ее вращение не могло происходить так же, как твердого тела. Это ставит под сомнение возможность влияния вращения на процесс формирования центральной звезды и окружающих ее планет.
Кроме того, вещество не может отрываться скачками в экваториальной части формации. Считается, что данный процесс должен быть непрерывным, как при формировании туманности.
Некоторые исследователи отмечают, что кольцо, масса которого равна планете, не смогло бы сгуститься и впоследствии рассеялось под собственным весом. Ядро Солнца выбрасывает большое количество энергии не за счет сжатия, а благодаря термоядерному синтезу.
Теория Фесенкова
В. Г. Фесенков выдвинул несколько теорий формирования Солнца и Земли. Согласно его раннему предположению, звезда зарождается со сверхвысокой температурой, но в дальнейшем из-за остывания и высокой скорости вращения от нее отделяется газовая масса, из которой формируется планета.
Позже В. Г. Фесенков предположил, что возможно формирование планеты могло произойти из первичного холодного облака пыли и газов. Этому процессу предшествует набор избыточной скорости вращения звезды, приводящий к выбросу вещества и к уплотнению газопылевой среды. Зародыши планеты имели плотность около 10 г/см³.
Теории Мультона и Чемберлина
Происхождение по теории Мультона и Чемберлина. Credit: ICRAR
Геолог Т. Чемберлин и астроном Ф. Мультон предположили, что 65-70 млрд лет назад Солнце не имело спутников в виде планет. Однако в дальнейшем к нему приблизилась другая звезда.
Сила ее тяжести стала причиной формирования большой приливной волны, состоящей из веществ в жидком и газообразном состоянии. Она двигалась следом за близко подошедшей звездой.
Оторванные массы при этом стали удерживаться притяжением Солнца на некотором расстоянии от него. В дальнейшем в процессе конденсации газов элементы соединялись друг с другом.
Сформировались небольшие плотные тела, а затем планеты, спутники, метеориты и т.д.
Суждения Джинса
Д. Джинс считал, что после формирования Солнца близко к нему проходила другая звезда, из которой силой притяжения было вынуто некоторое количество материи. Эта смесь газов сгустилась до образования сначала небольших твердых тел, а затем астероидов, планет и т.д. В дальнейшем сформированные тела могли сталкиваться, пока их орбита не стабилизировалась.
Гипотеза Шмидта
О. Ю. Шмидт вдвинул теорию, что сначала сформировалось Солнце, вокруг которого вращалось облако, содержащее частички замерзшего газа и пыли. Находясь в движении, данные элементы уплотнялись, сталкивались и притягивались друг к другу. Постепенно облако уплотнялось и сплющивалось. Твердые элементы начали двигаться по круговой орбите. В дальнейшем из них формировались такие крупные объекты, как планеты.
Предположения Рудника и Соботовича
Е. Соботович и В. Рудник в 1984 г. выдвинули свою теорию зарождения Земли. Согласно их предположению, изначально на месте нашей Солнечной системы была газово-пылевая туманность. В дальнейшем произошло крупное событие, которое повлияло на нее. Велика вероятность, что им стал взрыв сверхновой звезды, располагавшейся рядом.
Образование солнечной системы по предположению Рудника и Соботовича. Credit: Socratic
Выброс большого количества энергии спровоцировал сжатие туманности и начало формирования центрального сгустка — Солнца. Вокруг центра под действием данного процесса образовались кольца, состоящие из пыли, твердых камней и газов. Сжатие и сила тяжести поспособствовали образованию Земли и других планет.
Взрыв вселенского масштаба
Некоторые исследователи придерживаются теории, что Вселенная зародилась в результате большого взрыва. Существовавшая изначально материя или плазма, отличавшаяся крайне высокой температурой, по какой-то причине взорвалась. Вырвавшаяся раскаленная материя и частицы получили большое ускорение. В разные стороны они разлетались неравномерно.
При этом длительное время температура Вселенной была крайне высокой, поэтому разбросанные частицы не могли соединяться. При снижении температуры до 4000°C были сформированы атомы гелия и водорода, отличающиеся малой массой. По мере охлаждения Вселенной появились более тяжелые химические элементы.
После остывания атомы сформировали первичные туманности, состоящие из газа и пыли, а затем тела разных размеров. Данному процессу поспособствовала гравитация. Считается, что формирование галактик произошло примерно через 1-2 млрд лет после большого взрыва. Из туманности сначала сформировалось Солнце, а затем и планеты.
Зарождение вселенной в результате большого взрыва. Credit: chandra.harvard.edu
Появление Земли от газа к твердому телу
Сначала сформировавшееся Солнце окружали газы и мелкие частички пыли. Они двигались хаотично, сталкивались и соединялись. При этом на них продолжало оказывать действие притяжение Солнца, а также выделенные из него тела и атомы. Уплотнение газов и пыли поспособствовало формированию сначала камней, метеоров и астероидов, а затем и таких крупных твердых тел, как планеты.
Формирование планеты
Земля — это не твердый камень, а многослойная структура. После того как объем планеты стал достаточно большим, произошло уплотнение ее ядра.
В молодой планете присутствовало много радиоактивных веществ, в т.ч.:
- иридий;
- уран;
- рений;
- торий;
- самарий;
- люцетий и т.д.
Ядерная реакция, протекающая в ядре, и распад изотопов стали причиной расплавления планеты. На раннем этапе формирования почти вся ее поверхность была покрыта расплавленным океаном лавы.
На протяжении миллионов лет наблюдалась повышенная вулканическая активность. При этом на поверхность расплавленной Земли падало большое количество астероидов, комет и метеоров, которые приносили ряд химических веществ.
Фазы формирования нашей планеты. Credit: Cosmoseye
Постепенно поверхность Земли начала остывать, что создало условия для формирования коры. Однако примерно через 30 млн лет после завершения формирования Земли произошло ее столкновение с другой планетой — Теей. Это стало причиной высвобождения большого количества энергии.
Две планеты слились и снова вернулись в жидкое состояние. При этом большое количество обломков были выброшены в космос, а затем под действием силы притяжения они сформировали кольцо, из которого в дальнейшем образовалась Луна.
Процесс радиоактивного распада длительное время поддерживал Землю в расплавленном состоянии, но постепенно вулканическая активность снизилась, поверхность остыла и сформировалась кора. На ней начала скапливаться вода, что привело к формированию первичного мирового океана. На его поверхности присутствовало большое количество вулканических островов, но они быстро разрушались под действием морской стихии.
Усиление вулканической активности стало причиной разломов в коре, просачивания в них воды и появления нового типа горных пород, таких как гранит. Этот материал стал основой для формирования современных континентов.
Дрейф материков
Движение континентов. Credit: Infourok
Первые материки были сформированы из гранита 3,5 млрд лет назад. Данный материал был устойчивым к воздействию воды и при этом достаточно легким и менее плотным, чем базальт, из которого была сформирована океаническая кора.
Из-за разницы в плотности и весе гранитные материки могли дрейфовать по мантии.
На протяжении всего периода развития Земли они неоднократно соединялись, формируя суперконтиненты, а затем снова раскалывались из-за влияния на них внутреннего тепла планеты.
Возникновение жизни
Считается, что жизнь зародилась в период формирования первых материков. Под водой протекали активные вулканические процессы. «Черные курильщики» выбрасывали горячую воду, насыщенную разными микроэлементами. Кроме того, в океан с метеоритами и астероидами попадали аминокислоты и другие соединения.
Особые условия спровоцировали случайное возникновение первых одноклеточных микроорганизмов, которые питались за счет энергии подводных вулканов.
Изменяющиеся условия стали причиной подъема некоторых видов бактерий к поверхности и развития способности получать пищу путем фотосинтеза. На мелководье возле сформировавшихся материков возникли обширные колонии строматолитов. Эти водоросли вырабатывали большое количество кислорода. Увеличение его количества в воде и атмосфере подтолкнуло формирование многоклеточных организмов.
ДВЕ ГИПОТЕЗЫ О ПРОИСХОЖДЕНИИ ЧЕЛОВЕКА СОВРЕМЕННОГО АНАТОМИЧЕСКОГО ТИПА
ДВЕ ГИПОТЕЗЫ О ПРОИСХОЖДЕНИИ ЧЕЛОВЕКА
СОВРЕМЕННОГО АНАТОМИЧЕСКОГО ТИПА
Открытия последних 30 лет в области археологии, антропологии, палеогенетики сделали проблему формирования человека современного физического и генетического типа и становление культуры верхнего палеолита одной из самых дискуссионных в науке о человеке.
Время появления Homo sapiens определяется в диапазоне 200–150 тыс. л.н. Самые ранние костные останки человека современного анатомического и генетического типа найдены в Восточной Африке. Но эти открытия не решили проблему происхождения H. sapiens и распространения его по земному шару, а еще более обострили дискуссию. Существуют две основные точки зрения на происхождение человека: моноцентристов и сторонников мультирегиональной теории эволюции человека.
В настоящее время среди генетиков, антропологов и археологов больше сторонников моноцентрической гипотезы, согласно которой человек современного анатомического типа сформировался 200–150 тыс. л.н. в Африке, и 80–60 тыс. л.н. началось его распространение в Евразию и Австралию. Вначале H. sapiens заселил восточную часть Евразии и Австралию, а позднее – Центральную Азию и Европу. Взгляды моноцентристов на последствия этого процесса различны. Одни считают, что происходило замещение анатомически современными людьми архаичного автохтонного населения: новые популяции истребляли аборигенные или вытесняли в менее удобные в экологическом отношении районы, где у них увеличивалась смертность, особенно детская, снижалась рождаемость, и в итоге неандертальцы к 30–25 тыс. л.н. исчезли с лица земли. Другие сторонники моноцентрической гипотезы не исключают возможности в отдельных случаях длительного сосуществования H. sapiens и H. neanderthalensis, например на юге Пиренеев. Следствием контактов пришлого и автохтонного населения могла быть диффузия культур, а иногда и гибридизация.
Существует и компромиссная гипотеза, согласно которой миграция людей современного анатомического типа сопровождалась не замещением автохтонного населения, а гибридизацией и ассимиляцией [Козинцев, 2004, 2009; Smith, Janković, Haravanić, 2005; и др.]. Гипотеза о формировании человека современного анатомического типа оставляет нерешенными многие проблемы. Перед исследователями стоит прежде всего вопрос: почему человек современного физического типа возник, как минимум, 150 тыс. л.н., а культура верхнего палеолита, которую связывают с H. sapiens, 50–40 тыс. л.н.? Кроме того, если современный человек появился только в Африке, то каким образом и когда происходило заселение им других континентов?
Наука: теории внеземного происхождения жизни
Ирина Лагунина: Теория панспермии возникла еще в 19 веке как гипотеза о том, что зародыши жизни были занесены на Землю вместе с космическими телами. Сегодня исследования метеоритов, в которых обнаружились следы структур, похожих на биологические организмы, также дают основания для развития теории панспермии. Продолжая цикл «Происхождение жизни», кандидат физико-математических наук, научный сотрудник Института ядерной физики Александр Панов рассказывает о том, почему некоторые современные ученые рассматривают внеземное появление жизни.
С ним беседуют Ольга Орлова и Александр Марков.
Александр Панов: То, что жизнь существует – это мы все понимаем, мы все это знаем, и существует проблема, откуда она на Земле взялась. Здесь существуют два больших класса гипотез. Первый класс гипотез сводится к тому, что жизнь каким-то образом, собственно говоря, возникла на Земле в ходе какого-то естественного процесса. В соответствии с другим классом гипотез жизнь на Земле никогда не возникала, а была занесена откуда-то из космоса, тем самым возникла в другом месте. Если жизнь возникла на Земле, то возникает вопрос, как это могло произойти, какой процесс мог привести к возникновению жизни. Казалось, если мы находимся в другом классе гипотез, рассматриваем вопросы, связанные с панспермией, тогда вопрос о происхождении жизни просто переносится в другое место, она не на Земле возникла, а где-то в другом месте. Казалось бы, это не вносит ничего нового. Существует такое распространенное мнение, что гипотеза панспермии ничего не дает для вопроса о происхождении жизни. О чем я хотел бы сегодня сказать – это о том, что есть некие основания для того, что гипотеза панспермии действительно достаточно детально обсуждалась и, во-вторых, что это неверная точка зрения, что панспермия просто перенос вопроса возникновения жизни в другое место. На самом деле гипотеза панспермии может означать некий качественно иной механизм процесса возникновения жизни. Жизнь на Земле возникла где-то 3,8 миллиарда лет назад и после того, как она возникла, в первое время эволюция протекала, грубо говоря, очень медленно. Сначала прокариотная биосфера и существовала она без существенных изменений и потрясений как минимум один миллиард лет прежде, чем там произошло что-то существенное, например, образовались первые эвкариоты. Потом еще миллиард лет существовала биосфера одноклеточных эвкариотов. В общем, короче говоря, процессы были сначала ужасно медленные. А по мере продвижения эволюции вперед с одной стороны эволюционирующая система, биосфера становилась сложнее и с другой стороны процессы протекали все быстрее. Возникает ощущение, чем сложнее, чем выше организована система, тем быстрее она эволюционирует.
Ольга Орлова: И что с этой точки зрения можно сказать о происхождении жизни?
Александр Панов: Во-первых, жизнь не могла возникнуть как какое-то одномоментное явление, потому что даже самые простые живые организмы — это что-то такое невероятно сложное и случайно сложиться из химических ингредиентов они не могли. Вероятность настолько исчезающе мала, что ее с хорошей точностью можно считать равной нулю. Поэтому очевидно, что какая-то подготовка должна была быть предбиологической химической эволюции. Очевидно, что предбиологическая система, предбиологическая, предбиосфера – это и есть нечто более низко организованное и более простое, чем последующая биосфера. Поэтому на основании обратной индукции в обратную сторону можно предположить, что поскольку система более просто организована, более примитивная, она должна еще медленнее функционировать. И на основе элементарных соображений возникает гипотеза, что предбиологическая химическая эволюция должна быть еще более медленной, чем первые фазы биологической эволюции. Поскольку первые фазы биологической эволюции были миллиарды лет, по крайней мере, пара миллиардов лет, то здесь должна идти речь о величинах, по крайней мере, в несколько раз больше, то есть это величина около 10 миллиардов лет. По этому поводу существуют совершенно разные точки зрения, некоторые считают, что на самом деле химическая эволюция в некотором смысле что-то совсем другое, не похожее на биологическую эволюцию, и она может значительно более быстрой. Другие считают, что она может быть еще более медленной. К сожалению, точных оценок скорости биологической эволюции дать никто не может, поэтому здесь мы должны заняться некоторыми спекуляциями. В частности, поскольку есть некоторые основания предполагать, что она должна быть достаточно медленнее, по крайней мере, в несколько раз медленнее, чем первые фазы биологической эволюции, можно некоторые спекуляции построить на этой гипотезе.
Ольга Орлова: Что мы можем узнать о том, как долго длилась эта предбиологическая химическая эволюция?
Александр Панов:
Ольга Орлова: А какого рода это могли бы быть следы?
Александр Панов: Это какие-то автокаталитические цепочки, пресловутые типа гиперциклов Эйгена и так далее.
Александр Марков: Но чуть-чуть есть, синтез органических веществ абиогенный существует в паротермальных источниках.
Александр Панов: Это чисто молекулярная форма существования материи. Следует предположить, что было что-то такое промежуточное между просто молекулами и просто жизнью. По-моему, таких вещей не удается обнаружить.
Александр Марков: Между отдельными органическими молекулами и жизнью. Да, конечно, предполагается РНК-мир целый.
Александр Панов: Что-то не видно. Как это можно было бы понять? Понять это можно следующим образом: можно предположить, что предбеологическая эволюция действительно продолжалась может быть 5 миллиардов лет, может быть 10 миллиардов лет, но только происходило это не на Земле, а в других местах, собственно говоря, на других планетах нашей галактики. А таких планет, где могла происходить длительная предбиологическая эволюция, по-видимому, существует достаточное количество. Потому что галактический диск, в котором живут звездные системы, в которых есть планеты земного типа, где может существовать жизнь, существует 12 миллиардов лет и существует промежуток времени, по крайней мере, 7 миллиардов лет между образованием галактического диска и между образованием Земли. Где-то в этом промежутке вполне могла разместиться предбиологическая химическая эволюция на других планетах, а на Землю живые организмы могли быть занесены в процессе панспермии. Ну и как говорилось, для этого есть некие основания, для такой гипотезы, потому что на земле метеориты обнаруживаются с других планет, кроме того в этих метеоритах есть подозрительные структуры, напоминающие биогенные. Интересно, что гипотеза панспермии может объяснить не только невероятно быстрое возникновение жизни на Земле, но еще один факт. Жизнь на Земле возникла в виде простых прокариотических организмов и, что интересно, почти одновременно с возникновением жизни уже существовал механизм фотосинтеза. Это совершенно непонятно, потому что кажется, что это что-то не очень обязательное для жизни, механизм фотосинтеза, и на создание этого механизма должно было уйти какое-то достаточное длинное эволюционное время. А на самом деле похоже на то, что фотосинтез на Земле возник фактически в тот самый момент, когда температуры опустились до такого уровня, при котором фотосинтезирующие цианобактерии могут существовать. Как это можно понять? Это можно понять таким образом, что не только жизнь появилась на Земле благодаря процессам панспермии, но и после того, как жизнь первый раз появилась, Земля все равно продолжала оставаться под постоянным давлением инфицирования из космоса, а температура земной поверхности постепенно падала. И как только она достигла подходящих условий, подходящих для существования фотосинтезирующих бактерий, вот эти самые споры, которые заносились из космоса, немедленно дали всходы и тут же в биосфере появились фотосинтезирующие бактерии. Вот о том, что процесс возникновения жизни, процесс возникновения синтеза были почти одновременны, говорят, в частности, работы школы Заварзина.
Александр Марков: Это все большой вопрос, когда появились цианобактерии с кислородным фотосинтезом. То есть западные ученые считают, что не раньше чем 2,7 миллиарда лет назад появились цианобактерии, а до этого появился аноксигенный фотосинтез, более примитивный, то, что сейчас делают зеленые бактерии и пурпурные бактерии — это более простой биохимический процесс, который мог появиться три с половиной миллиарда лет назад.
Александр Панов: Если действительно это правильно, а это чисто эвристическая гипотеза, то процесс эволюции на Земле мог выглядеть таким образом, что как бы сначала она имела не совсем самостоятельный характер и новые формы жизни могли заноситься из космоса, но в какой-то момент биосфера земная достигла такой сложности, что земная эволюция оторвалась от космической и пошла самостоятельно. В частности, эвкариотические организмы вполне могли возникнуть на Земле в результате вполне естественной земной эволюции и это может означать, что эвкариоты в процессе панспермии переноситься не могут, что, скажем, они слишком сложные и недостаточно устойчивые для этого живые существа.
Александр Марков: Проблема в том, что у всех живых организмов на Земле один и тот же генетический код, одни и те же рибосомы, одна и та же система синтеза белка, кодирования наследственной информации, что указывает на единое происхождение, если эти споры заносились, они как бы все из одного источника должны проходить.
Александр Панов: Вот я как раз сейчас хочу сказать о том, что может быть это не совсем так. И это следующий логический шаг моих рассуждений. Если мы предполагаем, что панспермия жизни возможна, то тогда тем более мы должны предполагать, что возможна панспермия каких-то более простых образований, предбиологических форм существования материи. Потому что в силу того, что они более простые, они могут оказаться более устойчивыми к неудобствам космического перелета, к жесткому космическому излучению, к низким температурам и так далее. Хорошо известно, что земная жизнь, например, она чем более примитивна, тем более устойчива к радиации. Так что есть некоторые основания для такого предположения. А теперь предположим, что действительно возможна не только панспермия жизни, но и панспермия каких-то предбиологических систем. Во-первых, как все это должно выглядеть. Мы предполагаем, что панспермия происходит в результате того, что с поверхности планет какие-то тяжелые метеориты выбивают породы, в них оказываются какие-то кусочки жизни или преджизни, все это выносится в звездную систему, а потом может ее и покинуть.
Ольга Орлова: Это предполагается, что это носит случайный характер?
Александр Панов: С определенной вероятностью эти процессы постоянно происходят.
Происхождение Луны: гипотеза гигантского столкновения подтверждается | Научные открытия и технические новинки из Германии | DW
Когда в 1969 году человек впервые высадился на поверхность Луны, одной из важнейших задач этой миссии была доставка на Землю образцов лунного грунта. Исследователи очень надеялись, что его анализ позволит ответить на вопрос о том, как образовался естественный спутник нашей планеты. Но однозначного ответа ученым тогда получить не удалось.
Недавно доступ к образцам лунного грунта — этим бесценным сокровищам НАСА — получила группа немецких специалистов. Результаты выполненного ими нового высокоточного анализа опубликованы теперь в журнале Science. И они, похоже, впервые могут быть интерпретированы как более или менее весомый аргумент в пользу одной из основных теорий происхождения Луны.
Гипотезы
Вообще-то таких теорий в разное время было предложено немало. Наиболее вероятными считались три взаимоисключающих гипотезы. Одна — гипотеза захвата, согласно которой Луна сформировалась независимо от Земли и была позднее захвачена ее гравитационным полем. Другая — гипотеза совместного образования, согласно которой Земля и Луна сформировались из единого газопылевого облака. И третья — гипотеза центробежного отделения, согласно которой Луна оторвалась от Земли под действием центробежных сил.
Однако анализ доставленных американскими астронавтами образцов лунного грунта поставил все эти гипотезы под сомнение. Ученым пришлось выдвинуть новую — гипотезу столкновения, согласно которой Луна сформировалась в результате столкновения протопланеты Земля с другим крупным космическим телом — протопланетой Тейя. Вот эту-то гипотезу, похоже, и подкрепляют полученные теперь новые данные.
Компьютерное моделирование — это одно,..
Большинство исследователей склоняются к предположению, что столкновение это произошло на заре существования Солнечной системы, то есть около 4,5 миллиардов лет назад, что Тейя была размером с Марс и что удар пришелся почти по касательной — это и спасло Землю от полного разрушения. «Нужно представлять себе дело так, что эти тела перемещались в пространстве со скоростями 30-40 тысяч километров в час, — говорит Даниель Херварц (Daniel Herwartz), научный сотрудник Института геологии и минералогии Кельнского университета. — При столкновении столь крупных тел в космос было выброшено огромное количество обломков, которые образовали обращающееся вокруг Земли облако. Из него-то, судя по всему, и сформировалась Луна».
Этот сценарий считается сегодня наиболее вероятным, хотя и не доказанным и не свободным от противоречий. «Если выполнить компьютерное моделирование такого столкновения, то окажется, что обломки должны быть преимущественно от Тейи, — поясняет Даниель Херварц. — При столкновении Тейя разрушилась, одни фрагменты остались на Земле, другие оказались выброшенными в космос. Так что сегодня и Земля, и Луна состоят из смеси пород, некогда составлявших протопланету Земля и протопланету Тейя. Но если на Земле доля Тейи невелика, всего около 10 процентов, то на Луне она должна быть гораздо выше».
…а реальность — совсем другое
Таковы результаты компьютерных расчетов. А реальность выглядит совершенно иначе. До сих пор все попытки обнаружить различия в соотношении стабильных изотопов титана, вольфрама, кремния или кислорода между лунным грунтом, добытым космическими миссиями «Аполлон-11, 12 и 16» в период с 1969-го по 1972-й годы, и земной корой успехом не увенчались. Это соотношение при всех предыдущих анализах оказывалось идентичным — хотя, скажем, в метеоритах из разных районов Солнечной системы оно было несколько иным.
Так, может быть, просто Тейя по изотопному составу не отличалась от Земли? Новый анализ лунного грунта показал, что это все же не так. Андреас Пак (Andreas Pack), профессор изотопной геологии Геттингенского университета, поясняет: «Изотопы кислорода имеются и на Земле, и на Луне. И вот теперь нам впервые удалось обнаружить различия в соотношении этих изотопов. Различия крайне малы, но они есть».
Различия есть, но они крайне малы
Можно сказать и иначе: различия есть, но они крайне малы. Именно поэтому они до сих пор ускользали от внимания исследователей. «Если я возьму образец земной породы и сравню содержание в ней изотопов О-16 и О-17, то получу соотношение примерно 99,75 к 0,04, — поясняет ученый. — На Луне оно оказалось чуть-чуть иным». Конкретно этот «чуть-чуть» означает, что в лунном грунте на миллион атомов кислорода приходится на 12 атомов изотопа О-17 больше, чем на Земле.
Эти цифры позволяют также заново оценить, в какой пропорции образовали Луну бывшие земные породы и бывшие породы Тейи. До сих пор у ученых не было единого мнения на сей счет: доля Тейи в этих оценках варьировались от 8 до 90 процентов. Даниель Херварц говорит: «Наши новые данные дают основание полагать, что тут имеет место соотношение примерно 50 на 50».
Другие гипотезы по-прежнему живы
Впрочем, все это хоть и укрепляет позиции сторонников гипотезы гигантского столкновения, но в полной мере служить ее доказательством все же не может. Так что и гипотеза совместного образования, и гипотеза центробежного отделения по-прежнему имеют право на существование. Что признает и Даниель Херварц: «Эти теории не совсем мертвы, потому что можно представить себе и такую ситуацию: уже после образования Луны Землю интенсивно бомбардировали астероиды с отличным от земного изотопным составом, что и привело к тем расхождениям, которые мы теперь выявили. Хоть это и крайне маловероятно, но все-таки не исключено».
учёные предложили новую версию возникновения жизни на Земле — РТ на русском
Короткая ссылкаАрсений Скрынников
Индийские исследователи провели успешный эксперимент по созданию органических соединений из синильной кислоты и воды. Они поместили молекулы в нанореактор, где столкнувшиеся частицы образовали новые молекулы — основные строительные блоки белков и рибонуклеиновых кислот. Ранее в подобных экспериментах использовались разряды электричества, имитирующие молнии, но исследователи от них отказались. Учёные уверены, что их открытие даст новый толчок развитию теории химической эволюции, объясняющей появление жизни на Земле.
- Gettyimages.ru
- © Sunrise@dawn Photography
Коллектив индийских учёных из Национальной химической лаборатории Совета научных и промышленных исследований (CSIR-NCL) поместил в нанореактор молекулы воды и синильной кислоты и получил органические вещества, необходимые для возникновения жизни. Об этом сообщается в журнале ACS Central Science Американского химического общества.
Ещё в 1924 году советский биолог Александр Опарин опубликовал статью «Происхождение жизни», в которой выдвинул теорию химического происхождения жизни на Земле из «первичного бульона», содержавшего необходимые органические соединения. С середины прошлого века учёные неоднократно обращаются к теории химической эволюции и проводят различные эксперименты. В лаборатории они пытаются повторить условия, существовавшие на безжизненной древней Земле, и получить в пробирке соединения, необходимые для зарождения жизни.
- Советский биолог Александр Опарин выдвинул теорию химического происхождения жизни на Земле из «первичного бульона»
- Gettyimages.ru
- © pratan ounpitipong
Самым первым и наиболее известным в этой области является эксперимент Миллера — Юри 1953 года. Молодой учёный Стэнли Миллер при поддержке нобелевского лауреата Гарольда Юри собрал имитирующий древний вулкан аппарат, в который поместил бурлящую воду и смесь газов: метан, аммиак и водород. Пропуская через аппарат электрические разряды, учёные имитировали удары молнии. В полученной конечной смеси они обнаружили необходимые для жизни органические соединения — аминокислоты. Удачно проведённый эксперимент подстегнул учёных, и они начали искать различные способы развития жизни из неорганических материалов.
- Профессор Стэнли Миллер демонстрирует прибор, на котором проводился эксперимент Миллера-Юри, 1998 год
- Reuters
- © David McNew
Современные индийские учёные под руководством доктора Кумара Ванки поставили перед собой цель найти новые пути производства «первичного бульона». Критики эксперимента Миллера — Юри утверждают, что туманная атмосфера Земли 4 млрд лет назад не могла пропустить молнии к её поверхности, и индийцы решили обойтись без электрических разрядов. Они предположили, что необходимую для производства органики реакцию мог обеспечить почти кипящий древний океан и попадавшая в него из атмосферы того времени синильная кислота (цианистый водород).
Также по теме
Космос в пробирке: что могут рассказать аминокислоты о жизни на других планетахИсследователи из Университета Вальпараисо (США) приблизились к ответу на вопрос, есть ли жизнь на других планетах. Они воссоздали в…
Для проверки новой версии они сконструировали прибор AINR (ab initio nanoreactor, или «изначальный» нанореактор). В результате столкновения в нанореакторе частицы воды и синильной кислоты действительно образовали органические вещества — новые молекулы, необходимые для производства аминоуксусной кислоты (глицина) и рибонуклеиновых кислот (РНК).
Учёным удалось продемонстрировать, что без приложения большого количества энергии, использования металлических катализаторов и при участии всего двух молекул можно создать прекурсоры (предшественники) важнейших строительных материалов, необходимых для зарождения жизни. Индийские исследователи признают, что до «жизни из пробирки» ещё далеко, но их моделирование показывает новые интересные потенциальные пути для дальнейших экспериментов.
Ошибка в тексте? Выделите её и нажмите «Ctrl + Enter»Добавьте RT в список ваших источниковРанее на эту тему:РПЦ: божественная теория сотворения мира не противоречит последним космическим открытиям — Общество
ЕКАТЕРИНБУРГ, 10 сентября. /ТАСС/. Божественная теория сотворения жизни на Земле не противоречит и не противопоставляется последним космическим открытиям, связанным с возможным внеземным происхождением жизни на Земле. Такое мнение в субботу в беседе с корреспондентом ТАСС по телефону высказал иеромонах Русской православной церкви (РПЦ) Макарий (Маркиш), клирик Иваново-Вознесенской епархии, церковный публицист. В частности, речь идет об исследовании кометы Чурюмова-Герасименко, первовещество в составе которой могло привести к зарождению жизни на Земле.
«Божественная теория сотворения жизни на Земле не противоречит и не противопоставляется научной гипотезе. Церковь не участвует в биологических дискуссиях, в сфере о материальном мире, которая развивается своим путем, по своим законам. Христианская церковь и мировоззрение направлено на другие цели, которые не пересекаются с наукой. Об этом не раз говорил и патриарх Московский и Всея Руси Кирилл», — сказал иеромонах.
Разные теории о сотворении мира
По его словам, биологическая сторона происхождения жизни на Земле «не трактуется Библией, божественным знанием, церковным учением о наличии Божества и его участии в процессе создания жизни на Земле и его местом в мироздании».
На эту тему
«Что касается первой Книги Бытия, то ее не следует толковать буквально. В частности, некие факты божественного творения в их приложении к материальному миру. В книге рассматривается информация не о материальной жизни, а о Божестве. Однако некоторые этого не понимают: атеисты упрекают христиан, что они якобы противодействуют развитию науки, фундаменталисты церкви говорят, что раз в Библии не упоминаются динозавры, то они и не жили на Земле», — сказал священнослужитель.
«Христианский взгляд на мир не противоречит научному, так как они направлены на разные цели. Божественное толкование направлено на зарождение духовности, научный взгляд — на биологическое развитие жизни. Это разные гипотезы и никак не противоречат друг другу», — добавил иеромонах.
Ранее экс-председатель отдела по взаимодействию церкви и общества Русской православной церкви протоиерей Всеволод Чаплин сообщил ТАCС, что первичное вещество с кометы Чурюмова — Герасименко могло способствовать зарождению жизни на Земле. Священнослужитель отметил, что «Бог мог творить мир с помощью разных средств», в том числе и через первичное вещество, которое находится в недрах кометы. Чаплин добавил, что ни эта научная гипотеза, ни другие остальные пока не дают ответы на ряд важных вопросов о зарождении жизни на Земле.
В частности, по его словам, науке пока не удалось узнать, откуда появилась материя, была ли она вечной, как из одного вида животных без посторонней помощи появились другие звери и птицы, как возникла клетка и как возник человеческий разум. Священнослужитель добавил, что «ни одного доказательства возможности самостоятельного протекания этих процессов пока наука так и не представила».
О комете
Автоматическая станция Rosetta была запущена в марте 2004 года с космодрома в Куру для изучения кометы Чурюмова-Герасименко.
На эту тему
Свое название аппарат получил в честь Розеттского камня, благодаря которому ученые в XIX веке смогли расшифровать древнеегипетские иероглифы. На миссию в ЕКА возлагали огромные надежды, назвав ее поистине прорывным событием в истории космических исследований.
Автоматической станции потребовалось более 10 лет, чтобы подлететь к исследуемому объекту. За это время зонд преодолел в космическом пространстве более 6,4 млрд км, несколько раз сближался с другими небесными телами. В 2008 году он передал на Землю снимки астероида Штейнс, а в 2010 году зонд заснял астероид Лютеция. К пункту назначения аппарат прибыл в 2014 году и в настоящее время находится на орбите кометы.
Жесткая посадка
12 ноября 2014 года на поверхность этого небесного тела был спущен модуль Philae. Посадка была жесткой, и зонд несколько раз отскочил от поверхности кометы. Его местонахождение определить не удавалось.
На эту тему
Тем не менее, он вошел в историю космических исследований как первый зонд, совершивший посадку на комету и сумевший пробурить ее поверхность для взятия проб грунта. Благодаря этой уникальной научной миссии ученые рассчитывают получить подробные данные о физической и химической структуре кометы, которые позволят значительно расширить знания человечества о зарождении Вселенной.
Сама миссия по исследованию кометы Чурюмова-Герасименко будет завершена 30 сентября. По планам Европейского космического агентства, зонд Rosetta совершит контролируемый спуск на поверхность исследуемого небесного тела, после чего прекратит свой жизненный цикл. Работа над полученными благодаря аппаратам Rosetta и Philae научными данными будет продолжаться еще несколько лет.
5 удивительных теорий о происхождении жизни на Земле
Стивен Хокинс недавно сказал, что наука «может объяснить свет звезд, но не свет, исходящий от планеты Земля». Откуда мы пришли? Почему мы здесь? Самое главное, мы одни? Какими бы ни были ответы, они будут непостижимо глубокими и имеют уникальное значение для человечества — Вселенная либо кишит развитыми цивилизациями, либо совершенно пуста, а жизнь на Земле представляет собой всего лишь одну большую одинокую космическую аварию.Огромный шаг к ответам на эти вопросы может заключаться в разгадке тайны того, как жизнь зародилась здесь, на Земле. В духе такого открытия, вот пять удивительных теорий о нашем собственном происхождении.
1. Первобытный суп
Большой призматический источник — крупнейший горячий источник в Йеллоустонском национальном парке и в США, а также третий по величине в мире. Фото 4lexandruДарвин, как известно, придумал «теплый маленький пруд», в котором могла впервые возникнуть жизнь.Это противоречивая теория, которая с годами то появлялась, то теряла популярность, главным образом потому, что атмосферные условия ранней Земли плохо известны. Существовали ли теплые маленькие пруды три миллиарда лет назад? Мы просто не знаем.
2. Глубоководные жерла
Белые курильщики выделяют жидкий углекислый газ у жерла Шампани на северо-западе вулкана Эйфуку.Все более вероятной становится теория о том, что жизнь могла зародиться глубоко под волнами, вокруг теплых океанских жерл.Здесь были обнаружены виды, которые полностью независимы от солнечного света, вместо этого они процветают за счет хемосинтеза с использованием неорганических соединений, таких как сероводород, извергающийся из гейзеров. Лучшим вариантом для доказательства этой теории было бы обнаружение жизни вокруг жерл, которые могут существовать на таких спутниках, как Европа Юпитера.
3. Панспермия
Семена инопланетной жизни в космосе. Панспермия.Фото Марселя Клеменса
Возможно, жизнь вообще не зародилась на Земле. Возможно, он был разбросан по Солнечной системе или даже по Вселенной в виде крошечных организмов, путешествующих на астероидах или кометах.Если ученые смогут найти органические соединения в космосе, это будет иметь большое значение для подтверждения этой теории. Некоторые комментаторы шепчутся, что, возможно, инопланетяне даже намеренно засеяли нас.
4. Теория глубоко-горячей биосферы
Поперечное сечение ядра Земли. Могла ли жизнь зародиться глубоко под поверхностью планеты?Photo by Naeblys / Shutterstock
Копая еще глубже, чем глубоководные жерла, Томас Голд в 1970-х годах выдвинул теорию о том, что жизнь могла зародиться далеко под поверхностью планеты на основе непрерывного поступления первичного метана из мантии Земли.Он постулировал, что если жизнь зародится в «теплом маленьком пруду», то у нее быстро закончится пища. Некоторые из наших более сложных космических кораблей в настоящее время предназначены для бурения непосредственно под инопланетными поверхностями, поэтому обнаружение жизни здесь под землей может быть неопровержимым доказательством жизнеспособности этой теории.
5. Гипотеза радиоактивного пляжа
Фото Марка ХарпураНаконец — для чего-то немного «там» — было заявлено, что гравитационное притяжение Луны (которое было сильнее, когда она была намного ближе несколько миллиардов лет назад) могло сконцентрировать уран в точке прилива. знак на пляжах.Энергия излучения, возможно, помогла создать органические молекулы, служащие катализатором ранней жизни. Мы думаем, что эта теория делает панспермию вполне нормальной!
Умные деньги, вероятно, находятся на панспермии или глубоководных жерлах, но единственное, что мы можем сказать наверняка, это то, что «правда где-то рядом». [геоip-контент not_country=»CA»]
Откройте для себя увлекательную жизнь животных, которые бродят по дну океана, и раскройте их секреты происхождения всей жизни на этой планете в «Жизнь на 2000 метров под водой», , которая сейчас транслируется на Love Nature . [/геоIP-контент]
Происхождение Земли: (геоморфология) география Дополнительно UPSC
В этой статье мы обсудим Теории происхождения земли которая является второй статьей курса геоморфологии факультативного UPSC, поэтому в первую очередь следует прочитать первую статью (Вселенная и Солнечная система) позже на хоп на этой статье.
Сегодня вы познакомитесь с различными теориями происхождения Земли. Прежде всего, вы должны знать, что все концепции, гипотезы и теории, выдвинутые в отношении происхождения Солнечной системы, также применимы к происхождению Земли.
Давайте начнем.
В этой статье мы прочитаем всего 8 теорий происхождения Вселенной.
- Газовая гипотеза Канта
- Небулярная гипотеза Лапласа
- Планетезимальная гипотеза Чемберлена
- Приливная теория Джин и Джеффри
- Гипотеза двойной звезды Рассела
- Гипотеза Хойла о сверхновой
- Межзвездная гипотеза Шмидта
- Теория большого взрыва
1.Газовая гипотеза Канта
Туманность — это первичная (примитивная) аморфная (бесформенная) масса облака газа и пыли.
Газовая гипотеза Канта была основана на здравых принципах ньютоновского закона тяготения и вращательного движения.
Предположения
- Сверхъестественно созданная первозданная твердая материя была рассеяна по вселенной. Туманность
- (Медленно вращающееся облако газа) и материя состояла из очень холодных, твердых и неподвижных частиц.
- Частицы начали сталкиваться друг с другом под действием взаимного гравитационного притяжения.
По Канту –
- За счет взаимного гравитационного притяжения и столкновения между частицами возникает хаотическое движение в первозданной материи.
- В результате Частицы будут сталкиваться друг с другом, а также создавать трение, которое выделяет тепло, в результате чего температура первичной материи начала повышаться.
- С повышением температуры хаотическое движение, а также частота столкновений между частицами также увеличились.Это давало дополнительный импульс (движущую силу) скорости вращательного движения. Повышение температуры также изменило состояние первичной материи от твердого до газообразного. Таким образом, первоначальное холодное и неподвижное облако материи со временем превратилось в огромную горячую туманность и начало вращаться вокруг своей оси.
- При постоянном повышении температуры и скорости вращения туманность начала увеличиваться в размерах.
- Согласно Иммануилу Канту — По мере увеличения тепла размер туманности увеличивался, а по мере увеличения размера туманности угловая скорость или скорость вращения еще больше увеличивались.
- Из-за постоянного увеличения размера туманности скорость вращения стала настолько высокой, что центробежная сила (вдали от центра) превысила силу притяжения или центростремительную силу (направленную к центру).
- Туманность начала вращаться так быстро, что от средней части туманности отделилось кольцо неправильной формы, которое в конечном итоге было отброшено под действием центробежной силы.
- Повторением того же процесса от туманности отделилась система концентрических колец (девять).Остаточная центральная масса туманности осталась такой же, как солнце, и все вещества каждого кольца были собраны в одной точке, чтобы сформировать ядро или узел, который в конечном итоге вырос как планета с течением времени.
Оценка
- Согласно Канту, во Вселенной была первоматерия, но он не объяснил источник происхождения первоматерии.
- Кант не объяснил источник энергии, вызывающий хаотическое движение частиц первичной материи, которые в начальной стадии были холодными и неподвижными.
- Столкновение частиц первичной материи никогда не может породить в ней вращательного движения. Это ошибочное утверждение механизма.
- Кант полагает, что скорость вращения Туманности, увеличивающаяся с увеличением ее размера, противоречила закону сохранения углового момента.
Однако , значение гипотезы Канта заключается в том, что это была первая научная попытка объяснения происхождения земли. Гипотеза Канта играет большую роль в постулировании Небулярной гипотезы Лапласом.
2. Небулярная гипотеза Лапласа
Лаплас (французский математик) представил свою теорию в 1796 году.
Предположения
- Он предположил, что в космосе есть огромная и горячая газовая туманность.
- С самого начала огромная и горячая туманность вращалась вокруг своей оси.
- Туманность постоянно охлаждалась из-за потери тепла с ее внешней поверхности в процессе излучения и, таким образом, постоянно уменьшалась в размерах из-за сжатия при охлаждении.
По Лапласу
- С тех пор туманность постоянно уменьшалась в размерах из-за постепенной потери тепла с внешней поверхности туманности за счет излучения.
- Таким образом, уменьшение размера и объема туманности увеличило круговую скорость (вращательное движение) туманности.
- Из-за увеличения скорости туманность начала вращаться с очень большой скоростью и, следовательно, центробежная сила стала настолько большой, что превысила центростремительную силу.
- Следовательно, Внешняя поверхность была уплотнена из-за чрезмерного охлаждения и поэтому не могла вращаться при все еще остывающем и сжимающемся центральном ядре туманности.
- А, Таким образом, внешнее кольцо отделилось от остальной части туманности.
- И это отделившееся кольцо начало двигаться вокруг туманности.
- Далее Лаплас утверждал, что первоначальное кольцо было разделено на девять колец, и каждое кольцо отодвигалось от внешнего кольца.
- Таким образом, из девяти колец сформировались девять планет, а оставшееся центральное ядро туманности стало Солнцем.
Оценки
- Он не описал источник происхождения туманности.
- Он не объяснил, почему из неправильного кольца, оторвавшегося от туманности, вышло только 9 колец?
- Если Солнце является остатком ядра туманности, как утверждал Лаплас, оно должно иметь небольшую выпуклость вокруг своей средней части, которая указывала бы на вероятное отделение неправильного кольца от Солнца, но в средней части такой выпуклости нет. солнце.
- Согласно небулярной гипотезе все спутники должны вращаться в направлении отцовских планет, но лишь немногие спутники Сатурна и Юпитера вращаются в направлении, противоположном их отцовским планетам.
- Небулярная гипотеза не может объяснить специфическое распределение современного углового момента в нашей Солнечной системе.
Итог: Достоинство теории заключается в том, что она является наиболее приемлемым объяснением при объяснении слоистого строения земных недр.
3. Планетезимальная гипотеза Чемберлена (1905)
Планезимальная гипотеза Чемберлена относится к дуалистическим концепциям происхождения Земли.
По Чемберлину изначально во Вселенной было два небесных тела (звезды) –
- Прото-Солнце
- и его Звезда-компаньон или Вторгшаяся звезда
Поведение и свойства протосолнца не были похожи на другие звезды. Оно образовалось из очень маленьких частиц, которые были холодными и твердыми .
Теория: Когда вторгшаяся звезда подошла очень близко к бесконечному протосолнцу , от внешней поверхности протосолнца было отделено множество мелких частиц из-за массивного гравитационного притяжения, создаваемого гигантской вторгшейся звездой . Эта материя, которая представляет собой пыль, газы, фрагменты горных пород, в конечном итоге срастается, образуя планеты и другие небесные тела , которые вращаются вокруг протосолнца.
Планетезимальная гипотеза не только объясняет происхождение Земли, но и проливает свет на строение Земли, происхождение ее атмосферы, континентов и океанических бассейнов.
4. Приливная теория Джин и Джеффри
Эта теория чем-то похожа на теорию Чемберлина о том, что вторгшаяся звезда выбрасывает вещество из протосолнца. Чемберлен в своей теории предполагал, что протосолнце изначально было холодным телом, тогда как теория приливов предполагает, что протосолнце было горячим и раскаленным.
Согласно теории приливов, материя выбрасывается не случайно выброшенных пыли, газов, планетезималей.
Выброшенное вещество имело форму сигары и называлось Нить , из которой срастаются планеты и другие небесные тела.
Эта теория является лучшей интерпретацией для объяснения размеров планет, поскольку они расположены вдали от солнца.
5. Гипотез двоичной звезды Рассела
Существует двойная звездная система (две звезды, соединенные вместе и вращающиеся вокруг фиксированного центра масс).
Вторгшаяся звезда приближается к двойным звездам и выбрасывает вещество из одной из звезд. (Это не объясняет, что случилось с вторгшейся звездой и остатком звезды, из которой было выброшено вещество.)
Выброшенная материя циркулирует по планетам и вращается вокруг протосолнца .
Эта теория удобна для объяснения того, почему состав планет отличается от состава Солнца.
6. Гипотеза Хойла о сверхновой
По словам Хойла, изначально во Вселенной было две звезды –
.( 1.)Первобытное Солнце и (2.) Звезда-компаньон
Звезда-компаньон была гигантской , а позже стала сверхновой из-за ядерной реакции.
Со временем все ядра водорода звезды-компаньона были израсходованы в процессе ядерной реакции, и она разрушилась и сильно взорвалась
Сильный взрыв звезды-компаньона привел к распространению огромной массы пыли, которая начала вращаться вокруг примитивного солнца в форме круглого диска
Материя этого диска стала строительным материалом для формирования будущего планет.
Таким образом, планеты нашей Солнечной системы образовались за счет конденсации вещества диска.
7. Межзвездная гипотеза Шмидта
Согласно этой теории, первоначальная вселенная состояла из звезд и случайно распределенной материи, заполняющей пространство между .
Согласно Шмидту, эта темная материя начала вращаться вокруг примитивного вращающегося солнца , и постепенно звезды темной материи аккрецируют и конденсируют и, таким образом, образуют солнечную систему.
Хотя Шмидт не объяснил способ происхождения этих темных материй.Эти темные вещества были названы Шимидтом «межзвездной пылью».
Эту теорию можно рассматривать как объяснение процессов, предшествовавших аккреционному процессу небулярной системы Лапласа и Канта.
8. ТЕОРИЯ БОЛЬШОГО ВЗРЫВА
Идея теории Большого Взрыва была впервые высказана Джорджем Ле Нэтром в 1920-х годах и постепенно дополнялась многими учеными. Но важную роль сыграл Гаменов (1970-е).
Согласно этой теории, Все во Вселенной возникло из точки, известной как сингулярность , 15 миллиардов лет назад.
галактики отдалились друг от друга по мере расширения пустого пространства между ними.
Теория:
Вселенная расширилась из состояния очень высокой плотности и высокой температуры.
Произошел крупный космический взрыв 13-15 миллиардов лет назад, в результате которого вся материя вселенной была выброшена , которая в конечном итоге аккрецировала, чтобы сформировать звезды, солнечную систему и небесные тела.
Доказательства в поддержку:
- Красное смещение: Когда объект (свет) удаляется от нас, его длина волны увеличивается и смещается в красную часть спектра (называется красным смещением).
- CBMR: Электромагнитное излучение, которое присутствовало вскоре после Большого взрыва, теперь наблюдается как фоновое микроволновое излучение.
Происхождение жизни: условия, в которых зародилась жизнь на Земле
Вопрос о происхождении жизни на Земле давно обсуждается.Было много теорий о том, как возникла жизнь, но профессора Сигенори Маруяма (ELSI, Токийский технологический институт), Кен Курокава (Национальный институт генетики) и доктор Тошиказу Эбисузаки (RIKEN) нашли способ сузить поле до единственная вероятная теория. Определив список из девяти основных экологических требований, они предполагают, что наиболее вероятным местом зарождения жизни является ядерный гейзер, где регулярно циркулируют материалы и энергия. Hadean Bioscience Project также выпустил серию фильмов в сотрудничестве с LiVE Company Ltd.«Вся история Земли и жизни» доступна на YouTube.Происхождение Земли — сложная история. Его поверхность претерпела длительную эволюцию, претерпевая экстремальные изменения на протяжении миллионов лет. С самой ранней аккреционной фазы, когда газ и пыль начали сливаться под действием гравитации, это была динамичная планета. Бомбардировка астероидов и горячее внутреннее ядро означали, что самой ранней средой на Земле была враждебная голая скала. Геологи относятся к этому времени, начиная с начального формирования Земли 4.6 миллиардов лет назад, как гадейский эон. Слово Hadean происходит от греческого бога Аида, правившего подземным миром, и является подходящей аналогией для адской среды.
Геологи уже давно изучают немногочисленные остатки того времени, записанные в горных породах, в надежде найти подсказки об условиях на Земле. Единственные записи, датированные 4,6–4 миллиардами лет назад, обнаружены в прочном кристаллическом минерале, называемом цирконом. Однако крайне важно, чтобы ученые узнали как можно больше об этом времени, поскольку именно в этих негостеприимных и адских условиях произошло зарождение жизни.
Самая ранняя Земля была «голой планетой»; коллеги Hadean Bioscience описывают ее как не имевшую океана или атмосферы, когда она только сформировалась.Профессора Сигенори Маруяма, Кен Курокава и д-р Тошиказу Эбисузаки являются частью команды, работающей над проектом Hadean Bioscience Project, в основном базирующимся в Институте наук о Земле и жизни (Токийский технологический институт). Проект объединяет ученых из разных областей, включая геологию, биологию и физику, создавая междисциплинарную команду, работающую над ответом на фундаментальный вопрос о том, когда, где и как зародилась жизнь на Земле.
Земля Гадея
Поиск ответа на вопрос о том, как зародилась самая первая жизнь на Земле, долгое время был проблемой для ученых. Могла ли жизнь возникнуть на Земле спонтанно? Если да, то как это могло произойти? Означает ли это, что на других планетах с похожими условиями окружающей среды тоже есть жизнь?
Междисциплинарная команда, работающая над ответом на фундаментальный вопрос о том, когда, где и как
зародилась жизнь на Земле.
Мы знаем, что жизнь на Земле основана на соединениях, содержащих такие элементы, как углерод, азот, водород и кислород. Сложные последовательности этих элементов соединяются вместе, образуя строительные блоки жизни. Они образуют необходимые органические молекулы, такие как сахара, ферменты, белки и ДНК. Однако эти органические молекулы не существовали в природе на Земле в течение гадейского эона, когда появились первые зародыши жизни. Требуемые элементы существовали только в неорганической форме, связанной с горными породами, атмосферой и ранним океаном.
Возникновение жизни зависит от условий окружающей среды при энерговещественном круговороте.Самая ранняя Земля была «голой планетой»; коллеги Hadean Bioscience описывают ее как не имевшую ни океана, ни атмосферы, когда она только сформировалась. В конечном итоге они появились около 4,37 миллиарда лет назад после того, как Земля была заброшена водным материалом астероидов. Когда появились жидкая вода и атмосфера, шансов на формирование пребиотической жизни (химических предшественников жизни на Земле) стало больше.Считается, что первые следы жизни, зарегистрированные на Земле, имеют возраст 4,2 миллиарда лет, что указывает на то, что жизнь могла развиться в течение 200 миллионов лет после первого появления жидкой воды.
Модель ядерного гейзера. Изображения взяты из фильма «Вся история Земли и жизни», созданного Hadean Bioscience Project. Требования для ранней жизни
Мы знаем, что все ключевые элементы для жизни находятся на Земле, но они не легко образуют органические соединения.Ранние эксперименты 1950-х годов показали, что аминокислоты могут образовываться при конденсации воды в экспериментальных условиях, имитирующих атмосферу ранней Земли. Однако для этого требовался мощный источник энергии. Ввод энергии вызвал химические реакции, способные создать соединения на основе водорода, углерода и азота, которые в конечном итоге сформировали органические молекулы.
Исследователи Hadean Bioscience предполагают, что для того, чтобы понять, как зародилась жизнь на Земле, нам необходимо понять конкретные требования к окружающей среде, которые должны быть выполнены, чтобы это могло произойти.Они определили девять конкретных условий, и если все эти экологические требования не соблюдены, жизнь не может зародиться.
Ядерный гейзер
Существует множество теорий относительно того, как зародилась жизнь. Один из самых популярных был выдвинут самим Дарвином, который предположил, что «теплый маленький пруд» мог быть наиболее вероятным местом зарождения жизни. Другая популярная теория утверждает, что гидротермальные источники вдоль срединно-океанических хребтов были бы идеальным местом для развития предшественников жизни, в то время как другие предполагают, что жизнь была занесена сюда из других уголков Вселенной и появилась во время столкновения с астероидом.Определив основные требования для жизни, коллеги из Hadean Bioscience смогли определить наиболее вероятное место зарождения жизни.
Ядерные гейзеры — явление, которое мы не наблюдаем на современной Земле. В течение гадейского эона некоторые радиоактивные элементы были гораздо более распространены на поверхности Земли. Радиоактивные элементы, такие как уран, имеют нестабильные изотопы, которые со временем распадаются и выделяют радиацию. Заряженные частицы, образующие излучение, могут реагировать с окружающей водой, активируя инертные молекулы и атомы и создавая поток электронов, который запускает дальнейшие химические реакции.Вода нагревается естественным ядерным реактором и периодически выбрасывается на поверхность Земли подобно гейзерам, которые мы видим сегодня на Земле.
… понимая эти ключевые требования для формирования жизни на Земле и то, как они определяют местонахождение ее самых ранних зачатков, мы можем начать понимать, где мы можем найти жизнь
за пределами нашей планеты.
Появление первой жизни
Исследователям Hadean Bioscience удалось показать, что ядерный гейзер — единственная теория местонахождения первой жизни, отвечающая всем девяти основным требованиям:
- Для зарождения добиотической жизни требуется мощный источник энергии.Одной только солнечной энергии недостаточно, чтобы разрушить неорганические соединения, такие как азот (N 2 ), углекислый газ (CO 2 ) и воду (H 2 O), и преобразовать их в сложные органические молекулы. Однако естественный ядерный реактор мог бы обеспечить более чем достаточно энергии для проведения необходимых реакций.
- Запас основных элементов является еще одним условием для формирования жизни, так как большинство организмов на Земле состоят из углерода, водорода, кислорода и азота. Ранняя земная кора вместе с атмосферой и океаном может их обеспечить.
- Наряду с элементами, из которых состоят строительные блоки органических соединений, также должен быть готовый запас питательных веществ, поддерживающих жизнь. Источником питательных веществ на ранней Гадейской Земле должны были быть горные породы на поверхности Земли, которые были богаты железом и фосфором, а также более редкими элементами, такими как калий и уран.
- Еще одним ключевым требованием является высокая концентрация газов, содержащих такие соединения, как аммиак и метан. Замкнутое пространство, такое как подземная камера, расположенная в трубопроводе ядерного гейзера, могло бы собрать достаточную концентрацию этих газов.
- Команда также определила, что циклы сухой и влажной погоды являются еще одним важным условием окружающей среды для возникновения жизни. Чередование гидратации и дегидратации может привести к образованию более сложных органических молекул из аминокислот, таких как РНК.
- Чтобы зародилась жизнь, вода должна быть чистой и нетоксичной. Ранние океаны были очень кислыми и очень солеными, и жизнь здесь не возникла бы и не выжила. Это говорит о том, что жизнь могла сформироваться в водной среде на суше, например, в бассейне или водно-болотных угодьях.
- Вода также должна быть бедна натрием и богата калием. Мы знаем это, поскольку современные клетки содержат мало натрия, что позволяет предположить, что жизнь сформировалась в среде, где он был относительно недоступен.
- Цикл между днем и ночью — еще одно жизненно важное условие для зарождения жизни. Циклы дня и ночи допускают колебания температуры, при этом низкие и высокие температуры вызывают различные типы реакций и способствуют саморепликации последовательностей ДНК.
- Наконец, для зарождения жизни необходима разнообразная среда.Изменения pH, солености и температуры помогут управлять различными типами реакций, что приведет к более сложным и разнообразным органическим молекулам. Разнообразные среды возникнут на суше Земли в результате тектоники плит, но не в ее океанах.
Жизнь за пределами Земли
Команде удалось показать, что наиболее вероятным местом рождения жизни является ядерный гейзер, а не гидротермальный источник с токсичными океанами, недостатком питательных веществ и недостаточной энергией для движения реакции, в результате которых образуются органические молекулы.Система ядерных гейзеров — единственное предлагаемое место, отвечающее всем условиям. Понимая эти ключевые требования для формирования жизни на Земле и то, как они определяют место ее раннего зарождения, мы можем начать понимать, где мы можем найти жизнь за пределами нашей планеты.
Личный ответ
Что впервые вдохновило вас на исследование происхождения жизни на Земле?
Профессор Маруяма: Я давно занимаюсь исследованиями истории Земли и жизни.Тайна происхождения Земли и возникновения самой жизни до сих пор не разгадана. Я решил раскрыть эту загадку, опираясь на наши знания мировой геологии, истории Земли и совместной эволюции Земли и жизни. Ключевая концепция заключается в том, что окружающая среда стимулирует возникновение и эволюцию жизни. Серия фильмов Hadean Bioscience CG «Вся история Земли и жизни» теперь демонстрируется на YouTube: www.youtube.com/c/HadeanBioscience
Происхождение Солнечной системы
Происхождение Солнечной системы
Как образовались Солнце, планеты и спутники Солнечной системы? Существует удивительное количество споров и несколько сильных и конкурирующих теорий, но есть ли у ученых ответ?
Какие существуют теории происхождения Солнечной системы?
Любая теория о том, как возникла Солнечная система, должна учитывать определенные, довольно каверзные факты.Мы знаем, что Солнце находится в центре Солнечной системы, а планеты вращаются вокруг него, но это вызывает пять основных проблем:
- Солнце вращается медленно, и его угловой момент составляет всего 1 процент от углового момента Солнечной системы, но 99,9 процента ее массы. Почему это?
- Планеты земной группы имеют твердое ядро — как они образовались?
- А что насчет планет-гигантов, таких как Юпитер, они образовались по-другому?
- Как появились спутники планет, такие как Луна?
- Закон Боде гласит, что расстояния планет от Солнца подчиняются простой арифметической прогрессии.Почему это должно быть?
Принимая во внимание все эти проблемы, наука предложила пять ключевых теорий, которые считаются «разумными» в том смысле, что они объясняют многие (но не все) явления, наблюдаемые в Солнечной системе. Узнайте больше ниже.
Теория аккреции
Солнце проходит через плотное межзвездное облако и появляется в окружении пылевой газовой оболочки.
Проблема заключается в том, чтобы заставить облако формировать планеты. Планеты земной группы могут сформироваться за разумное время, но для формирования газообразных планет требуется слишком много времени.Эта теория не объясняет спутники или закон Боде и поэтому считается самой слабой из описанных здесь.
Когда будет следующее лунное затмение?
Теория протопланет
Плотное межзвездное облако образует скопление звезд. Плотные области в облаке формируются и сливаются; поскольку маленькие капли имеют случайное вращение, результирующие звезды будут иметь низкую скорость вращения. Планеты представляют собой меньшие капли, захваченные звездой.
Маленькие сгустки должны иметь большее вращение, чем наблюдаемое у планет Солнечной системы, но теория объясняет это тем, что «планетарные сгустки» разделены на планеты и спутники.Однако неясно, как планеты оказались ограниченными плоскостью или почему их вращение происходит в одном и том же направлении.
Теория захвата
Солнце взаимодействует с ближайшей протозвездой, увлекая за собой материальную нить протозвезды. Малая скорость вращения Солнца объясняется его образованием раньше планет, планеты земной группы объясняются столкновениями между протопланетами, близкими к Солнцу, а планеты-гиганты и их спутники объясняются сгущениями в вытянувшейся нити. .
Что за яркий объект я видел в небе прошлой ночью?
Современная теория Лапласа
Французский астроном и математик Пьер-Симон Лаплас впервые предположил в 1796 году, что Солнце и планеты образовались во вращающейся туманности, которая остыла и схлопнулась. Теория утверждала, что эта туманность сконденсировалась в кольца, которые в итоге образовали планеты и центральную массу — Солнце. Медленное вращение Солнца не могло быть объяснено.
Современная версия предполагает, что центральная конденсация содержит твердые пылинки, которые создают сопротивление в газе при конденсации центра.В конце концов, после замедления ядра его температура повышается, и пыль испаряется. Медленно вращающееся ядро становится Солнцем. Планеты формируются из более быстро вращающегося облака.
Современная небулярная теория
Планеты берут начало в плотном диске, образованном из материала газового и пылевого облака, которое коллапсирует, чтобы дать нам Солнце. Плотность этого диска должна была быть достаточной для образования планет, и в то же время достаточно тонкой, чтобы остаточная материя могла быть снесена Солнцем по мере увеличения его выходной энергии.
В 1992 году космический телескоп Хаббл получил первые изображения протопланетных дисков в туманности Ориона. Они примерно того же масштаба, что и Солнечная система, и сильно поддерживают эту теорию.
Заключение
Было много попыток разработать теорию происхождения Солнечной системы. Ни один из них нельзя назвать полностью удовлетворительным. Однако мы считаем, что понимаем общий механизм.
Солнце и планеты образовались в результате сжатия части газопылевого облака под действием собственного гравитационного притяжения, и что небольшое чистое вращение облака создало диск вокруг центрального уплотнения.Центральное сгущение в конечном итоге образовало Солнце, а мелкие сгущения в диске образовали планеты и их спутники. Энергия молодого Солнца сдула оставшийся газ и пыль, оставив Солнечную систему такой, какой мы ее видим сегодня.
7 научных теорий происхождения жизни… и одна новая!
Может ли наука объяснить происхождение жизни? Предыдущий источник.С момента своего появления в 1924 году Теория Изначального Супа завоевала прочную поддержку в научных кругах.Теория утверждает, что молодая Земля обладала восстановительной атмосферой, и после воздействия различных форм энергии образовались основные соединения. Затем говорят, что эти соединения накопились в «супе», из которого развилась жизнь.
Остается большой вопрос… Как и почему жизнь развилась из этого набора простых элементов и соединений? Как все началось? В конечном счете, вопрос вращается вокруг абиогенеза – процесса, в ходе которого живой организм формируется естественным путем из неживой материи.Вот список (в произвольном порядке) семи существующих теорий этого первоначального абиогенеза и одна захватывающая новая. Для целей этой статьи мы рассмотрим, как развивалась жизнь на Земле.
подо льдом
Некоторые данные указывают на то, что около трех миллиардов лет назад океаны Земли были покрыты льдом. Этот лед мог быть толщиной в сотни метров, и в основном из-за того, что солнце было гораздо менее яростным, чем сейчас. Эта теория утверждает, что лед мог защитить соединения, позволяя им взаимодействовать и тем самым создавая жизнь.
Электричество
Да, есть теория, что жизнь на Земле зародилась в стиле Франкенштейна! Было доказано, что электричество может производить простые сахара и аминокислоты из простых элементов в атмосфере. Это приводит к теории о том, что молния могла быть ответственна за происхождение жизни, в первую очередь, ударяя сквозь плотные вулканические облака.
Панспермия
Теперь от ужасов Франкенштейна к области научной фантастики. Панспермия — это предположение, что жизнь на Земле на самом деле началась вовсе не на Земле.Камни и другие обломки от ударов в изобилии. Фактически, камни с Марса были найдены здесь, на Земле, и было высказано предположение, что любой из них принес микробы, которые могли дать толчок жизни. Итак… это сделало бы нас всех инопланетянами?
РНК
Рибонуклеиновая кислота (РНК) сегодня наиболее известна своей ролью в экспрессии генов. Проще говоря, ДНК расстегивается, обнажая нужный ген, требуемый организмом, затем из отдельных нуклеотидов транскрибируется РНК, копируя выявленный участок для экспрессии гена.
Эта теория утверждает, что вся жизнь возникла из сложного мира РНК. Это правдоподобно, поскольку РНК гораздо более саморегулируема, хотя и менее эффективна, чем ДНК.
Простой метаболизм и реакции
В отличие от теории РНК, этот подход предполагает, что первичный бульон просто продолжал реагировать сам с собой с течением времени, производя все более и более сложные молекулы, в конечном итоге порождая жизнь. Это самая простая из существующих теорий, и от нее трудно отказаться.
Глиняная ферма
Исследования, проведенные в Университете Глазго в Шотландии, привели к возникновению теории о том, что жизнь на Земле могла развиться в глине.Предполагается, что глина могла служить областью концентрированной химической активности, обеспечивая питательную среду для ДНК и других компонентов.
Подводные гидротермальные источники
Подводные гидротермальные источники или глубоководные источники содержат обширные и разнообразные экосистемы. Богатая питательными веществами среда, наполненная химически активными газами и катализаторами, создает среду обитания, изобилующую жизнью. Исследования показывают, что жизнь могла зародиться внутри этих жерл, и эту теорию нельзя игнорировать, и она может фактически быть связана с теорией льда, изложенной в начале этой статьи.
Новая теория!Новейшее дополнение к этой смеси теорий было четко сформулировано Массачусетским технологическим институтом в США (хотя за эти годы свой вклад внесли несколько человек). Утверждение сторонников этой идеи состоит в том, что жизнь возникла по необходимости, следуя законам природы, а не в результате какой-либо случайности или необычного происшествия. В ряде статей физики утверждали, что возникновение жизни неизбежно, и у них есть надежная формула для поддержки своих утверждений.
Новые (некоторые) модели, которые придумали физики, сформулированы на основе ранее установленных теорий в физике, и они заключают, что материя обычно развивается в системы, которые, когда «приводятся в движение внешним источником энергии» и «окружены тепловая ванна», становятся все более эффективными при рассеивании энергии. Исследования показали, что популяции случайных атомов при воздействии энергии будут перемешиваться и организовываться для более эффективного рассеивания энергии. Предполагается, что это перемоделирование в конечном итоге приведет к жизни.
Таким образом, эту новую теорию можно рассматривать как дополнение к теории простого метаболизма и реакций, описанной выше, но с использованием энергии, такой как солнечная, в качестве катализатора.
Эта теория была затронута самим Чарльзом Дарвином, но была отвергнута. Однако новое исследование Массачусетского технологического института подкреплено математическими и научными данными. Только время и дальнейшие исследования могут по-настоящему сказать, действительно ли в этих утверждениях есть какая-то энергия.
Заботитесь о поддержке внедрения чистой энергии? Узнайте, сколько денег (и планеты!) вы могли бы сэкономить, перейдя на солнечную энергию, на UnderstandSolar.ком. Зарегистрировавшись по этой ссылке, Futurism.com может получить небольшую комиссию.
Новая теория множественного происхождения жизни — ScienceDaily
Историю жизни на Земле часто сравнивают с эстафетой факела возрастом четыре миллиарда лет. Одно пламя, зажженное в начале цепи, продолжает передавать жизнь в одной и той же форме вниз. Но что, если жизнь лучше понять по аналогии с глазом, конвергентным органом, развившимся из независимых источников? Что, если бы жизнь развивалась не один раз, а несколько раз независимо друг от друга?
В новой статье, опубликованной в журнале Journal of Molecular Evolution , исследователи Института Санта-Фе Крис Кемпес и Дэвид Кракауэр утверждают, что для того, чтобы распознать весь спектр форм жизни, мы должны разработать новую теоретическую основу.
В своей трехслойной структуре Кемпес и Кракауэр призывают исследователей рассмотреть, во-первых, все пространство материалов, в котором может быть возможна жизнь; во-вторых, ограничения, ограничивающие вселенную возможной жизни; и, в-третьих, процессы оптимизации, обеспечивающие адаптацию. В общем, структура рассматривает жизнь как адаптивную информацию и использует аналогию с вычислениями, чтобы зафиксировать центральные для жизни процессы.
Когда мы рассматриваем жизнь в новых рамках, возникает несколько важных возможностей.Во-первых, жизнь возникает многократно — некоторые очевидные адаптации на самом деле являются «новой формой жизни, а не просто адаптацией», — объясняет Кракауэр, — и она принимает гораздо более широкий спектр форм, чем позволяют общепринятые определения.
Культура, вычисления и леса — все это формы жизни в этой системе координат. Как объясняет Кемпес, «человеческая культура живет на материале разума, подобно тому как многоклеточные организмы живут на материале одноклеточных организмов».
Когда исследователи сосредотачиваются на жизненных чертах отдельных организмов, они часто пренебрегают степенью, в которой жизнь организмов зависит от целых экосистем как их основного материала, а также игнорируют способы, которыми жизненная система может быть более или менее живой.В рамках концепции Кемпеса-Кракауэра, напротив, появляется другое значение: жизнь становится континуумом, а не бинарным явлением. В этом ключе авторы указывают на множество недавних усилий, которые количественно помещают жизнь в спектр.
Взглянув на принципы жизни шире, Кемпес и Кракауэр надеются создать более плодотворные теории для изучения жизни. С более четкими принципами поиска форм жизни и новым диапазоном возможных форм жизни, возникающим из новых принципов, мы не только проясним, что такое жизнь, объясняет Кракауэр, мы также будем лучше подготовлены «для создания устройств для поиска жизни, «Создать его в лабораториях и определить, в какой степени жизнь, которую мы видим, является живой.
Источник истории:
Материалы предоставлены Институтом Санта-Фе . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.
Происхождение жизни на Земле: теории и объяснения — видео и стенограмма урока
Этапы ранней жизни на Земле
Теперь, когда у нас есть представление о том, как могла выглядеть Земля, давайте посмотрим, какие шаги, по предположению ученых, привели к ранней жизни. Ученые согласны с тем, что существует четыре основных этапа возникновения жизни из неживых существ.
Первым шагом является создание небольших органических молекул, таких как аминокислоты, из которых состоят белки, и нуклеотиды, из которых состоит ДНК. Хотя эти органические молекулы встречаются в живых существах, на самом деле они сами по себе не являются живыми существами, а представляют собой просто определенные комбинации элементов.
Второй этап заключается в том, что эти маленькие органические молекулы соединяются вместе, образуя более крупные молекулы. Небольшие молекулы называются мономерами, поскольку они состоят всего из одного звена. Однако, когда они соединяются вместе, они создают полимеры, которые имеют много повторяющихся звеньев.Возможно, вы сможете запомнить это из-за префиксов. «Моно» означает «один» — как в словах «монорельс» и «монокль», а «поли» означает «много» — как в словах «полигон» и «полиморф». Вы также можете думать об этом как о соединении скрепок в длинную цепочку. Каждая отдельная скрепка представляет собой мономер, но вся длинная цепочка скрепок представляет собой полимер.
На третьем этапе ранней жизни на Земле все становится немного сложнее. Полимеры, которые образовались из мономеров, сгруппировались вместе, чтобы сформировать протобионтов .Протобионты очень важны для понимания ранней жизни. Название протобионты буквально означает «ранняя форма жизни», но в основном они представляют собой маленькие капельки с мембранами, способными поддерживать стабильную внутреннюю среду. Они похожи на знакомые нам клетки тем, что могут воспроизводиться, метаболизировать и даже реагировать на окружающую среду. Многие эксперименты показали, что эти предклеточные структуры могут образовываться спонтанно.
Четвертый шаг заключается в том, что эти простые протобионты эволюционировали, чтобы передавать генетическую информацию.Протобионты способны к репликации, то есть могут производить новых протобионтов. Однако клеток , которые являются основной единицей жизни, уникальны тем, что они могут воспроизводить и передавать генетическую информацию от одного поколения к другому, усваивать материю и энергию и могут развиваться. Эти простые клетки были созданы из сложных молекул, которые были созданы из простых молекул, а затем продолжили развиваться в самые разные формы жизни.
Гипотеза Опарина
Теперь, когда мы знаем основные этапы перехода от неживых химических веществ к жизни, вы можете спросить себя, как все это произошло. Хотя у нас нет полной записи того, что на самом деле произошло, основанной на доказательствах и экспериментах, ученые пришли к согласию в нескольких вещах.
Первая общепринятая идея была предложена русским химиком в 1920-х годах. А.И. Опарин предположил, что ранняя атмосфера Земли была очень реактивной и, наряду с молнией и ультрафиолетовым излучением, могла восстанавливать вещества.Теперь, когда химики говорят о сокращении веществ, они не имеют в виду их уменьшение, как когда мы уменьшаем наш долг. Для химиков восстановление означает добавление электронов к молекулам.
Наряду с этой высокореактивной атмосферой, Опарин считал, что ранние океаны содержали богатый органикой раствор. Этот раствор, содержащий множество необходимых элементов и соединений, обычно называют первичным бульоном . Основываясь на этом, мы обычно считаем гипотезой Опарина то, что ранняя жизнь на Земле сформировалась в результате серии реакций, в результате которых простые соединения постепенно усложнялись.
Эксперимент Миллера-Ури
Хотя гипотеза Опарина была широко принята, он фактически не проверял ее. Это произошло позже, в 1950-х годах, когда двое мужчин, Стэнли Миллер и Гарольд Юри, создали хитроумное изобретение, чтобы проверить идею о том, что разреженная атмосфера и богатые питательными веществами океаны создают жизнь. Хотя это может показаться простой задачей, разработка и реализация эксперимента Миллера-Юри были очень утомительными.
Во-первых, ученым нужно было решить, как создать устройство, которое имитирует условия ранней Земли, сохраняя при этом автономность. Они выбрали структуру, которая выглядит как на картинке справа. Мы видим, что есть области для имитации атмосферы и богатого питательными веществами первобытного бульона. В их конструкцию было включено несколько герметичных клапанов, позволяющих размещать газы для атмосферы, а также места для сбора образующихся газов и веществ.
Во-вторых, Миллер и Юри должны были решить, что положить в их хитроумное изобретение. Основываясь на доказательствах и предположениях, они решили включить водород (h3), метан (Ch5), аммиак (Nh4) и водяной пар (h3O) для атмосферы. Они не включали чистый кислород, поскольку все согласны с тем, что на ранней Земле кислорода было мало. Они включали водород, поскольку это самый простой элемент. Метан содержал жизненно важный элемент углерода и является обычным продуктом таких вещей, как извержения вулканов, которые, вероятно, были обычным явлением на ранней Земле.Аммиак также является обычным продуктом вулканических извержений и содержит азот, необходимый для белков и ДНК. Водяной пар обеспечил нас кислородом, необходимым для жизни.
Наряду с этими четырьмя веществами Миллер и Юри решили использовать искры для имитации молнии. Помните, что Опарин предположил, что молния и УФ-излучение обеспечивают энергию, необходимую для того, чтобы эти простые вещества реагировали и образовывали более сложные соединения.
Наиболее важным аспектом эксперимента Миллера-Юри являются результаты.Хотя в их экспериментах не было живых клеток, они обнаружили органические молекулы. В частности, образовывались аминокислоты и маслянистые углеводороды. Аминокислоты являются строительными блоками белков, а углеводороды содержат в основном водород и углерод. Углеводороды, такие как нефть, обычно используются для получения энергии. Результаты эксперимента Миллера-Юрея показывают, что условия, выдвинутые Опариным гипотезой, действительно могли породить ранние формы жизни.
Дополнительные эксперименты с небольшими изменениями условий ранней Земли привели к получению нуклеиновых кислот, углеводов и липидов.Опять же, хотя эти вещества сами по себе не являются живыми существами, они необходимы для жизни: нуклеиновые кислоты содержат нашу генетическую информацию, углеводы, такие как сахара и крахмалы, являются основным источником энергии, а липиды — это жиры.
Краткий обзор урока
Ученые в целом сходятся во мнении относительно нескольких ключевых шагов, касающихся формирования жизни из неживых существ на ранней Земле. Сначала мы прошли эти четыре основных шага, прежде чем приступить к изучению работы Опарина и эксперимента Миллера-Юри.
Ранняя Земля была совсем другим местом, чем сегодня. Ученые признают, что для того, чтобы сформировалась жизнь, должно было произойти несколько важных шагов. Сначала были созданы небольшие органические молекулы, такие как аминокислоты, составляющие белки, и нуклеотиды, составляющие ДНК. Во-вторых, эти небольшие мономеры объединяются, образуя более крупные и сложные полимеры. В-третьих, эти полимеры группировались вместе, и образовывались протобионты. Помните, что протобионты — это маленькие капельки с мембранами, которые способны поддерживать стабильную внутреннюю среду и в основном являются предшественниками клеток.Четвертый шаг заключается в том, что эти простые протобионты эволюционировали, чтобы передавать генетическую информацию. Реплицирующиеся молекулы, которые передавали генетическую информацию, были первыми клетками, которые затем развились в бесчисленное множество других форм жизни.
В 1920-х годах Опарин выдвинул гипотезу об условиях ранней Земли, необходимых для возникновения ранней жизни. Гипотеза Опарина в основном говорит о том, что ранняя жизнь на Земле сформировалась в результате серии реакций, в результате которых простые соединения постепенно усложнялись. Опарин сказал, что атмосфера восстанавливается, то есть добавляет электроны к атомам.Энергия, необходимая для этого, была обеспечена молнией и ультрафиолетовым излучением. Кроме того, на ранней Земле важными были богатые органическими веществами океаны, которые обычно называют первобытным бульоном .
В 1950-х Миллер и Юри проверили гипотезу Опарина. Они создали устройство, чтобы увидеть, можно ли создать жизнь из неживых существ. В своем устройстве они использовали искры для имитации молнии и создали атмосферу, содержащую водород, метан, аммиак и водяной пар, чтобы она напоминала атмосферу ранней Земли.Эксперимент Миллера-Юрея привел к созданию органических молекул, таких как аминокислоты и углеводороды.
Хотя мы не были там, когда жизнь зарождалась на ранней Земле, мы продолжаем узнавать больше об истории жизни на Земле с помощью доказательств и экспериментов.