Многочисленным популяцим различных животных-рыб, морских моллюсков, мидий, гигантских червей и т. д., кото­рые, как было установлено, и обитают вблизи горячих источников, обнаруженных на глубине 2500 м в Тихом океа­не, иногда приписывают способность существовать незави­симо от солнечной энергии. Известно несколько таких зон:

одна рядом с Галапагосским архипелагом, другая-на рас­стоянии примерно 21° к северо-западу, у берегов Мекси­ки. В глубине океана запасы пищи заведомо скудны, и открытие в 1977 г. первой такой популяции немедленно поставило вопрос об источнике их питания. Одна возмож­ность, по-видимому, заключается в использовании органи­ческого вещества, скапливающегося на дне океана,-отбро­сов, образовавшихся в результате биологической активности в поверхностном слое; они переносятся в районы геотер-мальной активности горизонтальными течениями, возника­ющими вследствие вертикальных выбросов горячей воды. Движение вверх перегретой воды и вызывает образование придонных горизонтальных холодных течений, направлен­ных к месту выброса. Предполагается, что таким путем здесь и скапливаются органические останки.

Другой источник питательных веществ стал известен после того, как выяснилось, что в воде термальных источников содержится сероводород (H^S). He исключено, что хемо-литоавтотрофные бактерии находятся у начала цепи пита­ния. Как показали дальнейшие исследования, хемолитоав-тотрофы действительно являются главным источником орга­нического вещества в экосистеме термальных источников.

Поскольку “топливом” для этих глубоководных сооб­ществ служит образовавшийся в глубинах Земли сероводо­род, их обычно рассматривают как живые системы, способ­ные обходиться без солнечной энергии. Однако это не совсем верно, так как кислород, используемый ими для окисления “топлива”, является продуктом фотохимических превраще­ний. На Земле имеются только два значительных источника свободного кислорода, и оба они связаны с активностью Солнца.

Океан играет важную роль в жизни глубоководной экосистемы, поскольку он создает окружающую среду для организмов из термальных источ­ников, без которой они не могли бы существовать. Океан обеспечивает их не только кислородом, но и всеми нужными питательными веществами, за исключением сероводорода. Он удаляет отходы. И он же позволяет этим организмам переселяться в новые районы, что необходимо для их выжи­вания, поскольку источники недолговечны - согласно оцен­кам, время их жизни не превышает 10 лет. Расстояние между отдельными термальными источниками в одном районе океана составляет 5-10 км.

3. Растворитель

В настоящее время принято считать, что необходимым условием жизни является также наличие растворителя того или иного типа. Многие химические реакции, протекающие в живых системах, без растворителя были бы невозможны. На Земле таким биологическим растворителем служит вода. Она представляет собой главную составляющую живых клеток и одно из самых распространенных на земной поверх­ности соединений. Ввиду того что образующие воду хими­ческие элементы широко распространены в космическом пространстве, вода, несомненно,-одно из наиболее часто встречающихся соединений во Вселенной. Но, несмотря на такое изобилие воды повсюду. Земля - единственная планета в Солнечной системе, имеющая на своей поверхности океан;

это важный факт, к которому мы вернемся позже.

Вода обладает рядом особых и неожиданных свойств, благодаря которым она может служить биологическим растворителем-естественной средой обитания живых орга­низмов. Этими свойствами определяется ее главная роль в стабилизации температуры Земли. К числу таких свойств относятся: высокие температуры плавления (таяния) и кипе­ния; высокая теплоемкость; широкий диапазон температур, в пределах которого вода остается в жидком состоянии; боль­шая диэлектрическая постоянная (что очень важно для раст­ворителя); способность расширяться вблизи точки замерза­ния. Всестороннее развитие эти вопросы получили, в част­ности, в трудах Л.Дж. Гендерсона (1878-1942), профессора химии Гарвардского университета.

Современные исследования показали, что столь необыч­ные свойства воды обусловлены способностью ее молекул образовывать водородные связи между собой и с другими молекулами, содержащими атомы кислорода или азота. В действительности жидкая вода состоит из агрегатов, в кото­рых отдельные молекулы соединены вместе водородными связями. По этой причине при обсуждении вопроса о том, какие неводные растворители могли бы использоваться жи­выми системами в других мирах, особое внимание уделяется аммиаку (МНз), который также образует водородные связи и по многим свойствам сходен с водой. Называются и другие вещества, способные к образованию водородных связей, в частности фтористоводородная кислота (HF) и цианистый водород (HCN). Однако последние два соединения-малове­роятные кандидаты на эту роль. Фтор относится к редким

элементам: на один атом фтора в наблюдаемой Вселенной приходится 10000 атомов кислорода, так что трудно пред­ставить на любой планете условия, которые благоприятство­вали бы образованию океана, состоящего из HF, а не из НдО. Что касается цианистого водорода (HCN), составля­ющие его элементы в космическом пространстве встречают­ся в изобилии, но это соединение термодинамически недоста­точно устойчиво. Поэтому маловероятно, чтобы оно могло в больших количествах когда-либо накапливаться на какой-то планете, хотя, как мы говорили раньше, HCN представляет собой важное (хотя и временное) промежуточное звено в предбиологическом синтезе органических веществ.

Аммиак состоит из довольно распространенных элемен­тов и, хотя он менее стабилен, чем вода, все же достаточно устойчив, чтобы его можно было рассматривать как возмож­ный биологический растворитель. При давлении в 1 атм он находится в жидком состоянии в интервале температур — 78 — — 33°С. Этот интервал (45°) намного уже соответству­ющего интервала для воды (100°С), но он охватывает ту область температурной шкалы, где вода не может функцио­нировать как растворитель. Рассматривая аммиак, Гендер-сон указывал, что это единственное из известных соединений, которое как биологический растворитель приближается по своим свойствам к воде. Но в конце концов ученый отказался от своего утверждения по следующим причинам. Во-первых, аммиак не может накопиться в достаточном количестве на поверхности какой-либо планеты; во-вторых, в отличие от воды он не расширяется при температуре, близкой к точке замерзания (вследствие чего вся его масса может целиком остаться в твердом, замороженном состоянии), и наконец, выбор его как растворителя исключает выгоды от использо­вания кислорода в качестве биологического реагента. Ген-дерсон не высказал определенного мнения о причинах, кото­рые помешали бы аммиаку накапливаться на поверхности планет, но тем не менее он оказался прав. Аммиак разруша­ется УФ-излучением Солнца легче, чем вода, т. е. его молеку­лы расщепляются под воздействием излучения большей длины волны, несущего меньше энергии, которое широко представлено в солнечном спектре. Образующийся в этой реакции водород улетучивается с планет (за исключением самых больших) в космическое пространство, а азот остает­ся. Вода также разрушается в атмосфере под действием солнечного излучения, но только гораздо более коротковол­нового, чем то, которое разрушает аммиак, а выделяющиеся