2. Условия существования жизни

Рассмотрим более детально, что обеспечивает существование всех перечисленных элементов. И тут сразу же ожидают сюрпризы, которые от конкретных свойств жизни и необходимых для этого условий переводят к фундаментальным проблемам строения Вселенной. Известно, что для нормальной жизнедеятельности организма необходим огромный набор химических элементов, начиная с водорода и кончая металлами: железо, медь, молибден и др., причем хотя и требуется их незначительное количество, отсутствие или недостаток какого-либо одного из них приводит к тяжелым нарушениям жизнедеятельности организма, вплоть до его гибели. Но основными по распространенности во Вселенной являются водород и гелий, а все более тяжелые элементы образуются в результате реакций ядерного синтеза внутри звезд, и разбрасываются в окружающее пространство благодаря взрывам сверхновых, поэтому процент тяжелых элементов очень невелик.

Молекулярная основа жизни (и разума) молекула ДНК содержит углерода 29,8 %, водорода 37,5 %, кислорода 18,3 %, азота 11,3 %, фосфора 3,1 % (Н. Хоровиц. Поиски жизни в Солнечной системе. М: Мир, 1988). Следовательно, тяжелые элементы не только необходимы для поддержания жизни, но и лежат в ее основе). Химики и биологи давно установили, что земная жизнь определяется свойствами углерода. Оказывается, конкурентов ему практически нет. Почему? Можно выделить три основных момента. Во-первых, углерод самый распространенный из всех тяжелых химических элементов во Вселенной. Во-вторых, он способен формировать огромное число больших, сложных, но и что очень важно, стабильных молекул. Наконец, в-третьих, соединения углерода химически инертны, т. е. с трудом вступают в реакции. Эта инертность, обусловленная электронной структурой атомов, обеспечивает образование молекулярных систем чрезвычайно сложной структуры, но вместе с тем и очень стабильных. В силу этих особенностей углерод служит основным материалом генетических систем, а значит условием существования и воспроизведения жизни и разума. Пока неизвестны другие химические элементы, способные заменить углерод в качестве основы жизни. Вода также обладает рядом уникальных свойств, благодаря которым она может служить биологическим растворителем - естественной средой обитания живых клеток и организмов. К числу таких свойств относятся: высокая температура таяния (льда) и кипения, широкий диапазон температур, в пределах которого вода остается в жидком состоянии, большая диэлектрическая постоянная.

Итак, без углерода не было бы сложноорганизованных молекул, лежащих в основе жизни, а без воды жизнь не смогла бы существовать. Это накладывает дальнейшие ограничения. Для того, чтобы вода существовала в жидком состоянии, необходимы строго определенные температурные границы, что достижимо только на планетах. Следовательно, мы приходим к другому условию, необходимому для жизни, - планетам. Но они, как известно, не самостоятельные образования, а входят в состав систем, связанных со звездами. А отсюда следуют уже ограничения и для звезд! Прежде всего Б. Картер отмечает, что возникновение планет возможно лишь у звезд, где есть конвекция в припо-верхностном слое. Кроме того, раз планеты - холодные тела, то возникающая на них жизнь должна получать необходимую энергию от ближайшей звезды, причем время существования звезды должно быть таково, чтобы она могла обеспечить необходимой энергией длительный процесс зарождения и развития жизни вплоть до разумной формы. Желательно, чтобы при этом звезда была стабильной, без резких изменений внешних условий, к которым очень чувствительны сложноорганизованные молекулы. Вероятнее всего, таким условиям могут удовлетворять только одиночные звезды.

Все эти условия, в свою очередь, предъявляют определенные требования ко Вселенной. Действительно, как минимум время ее существования должно быть таким, чтобы звезды возникли, обзавелись планетами, на них зародилась жизнь и эволюция ее привела к разумной форме (ну и, естественно, чтобы разумная жизнь тоже имела время, хотя бы для доказательства своей разумности). Таким образом мы видим, что факт существования разумной жизни накладывает весьма жесткие условия на структуру и строение Вселенной, в которой она существует. И оказывается, что эти ограничения намного более впечатляющи, нежели простое требование достаточного времени существования Вселенной. К этому вопросу мы и переходим.