G. V. Voitkevich Erdagi hayotning paydo bo'lishi va rivojlanishi Muqaddima

Kosmosdagi organik birikmalar

 

Ushbu nihoyatda murakkab mexanizm hali ham umuman ishlayotganiga hayronman. Hayot haqida o'ylaganingizda, bizning ilm-fanimiz qanchalik achinarli va ibtidoiy ekanligi aniq bo'ladi. Shubhasiz, tirik mavjudotning xususiyatlari urug'langan hujayra tomonidan belgilanadi, shuning uchun hayot atomning mavjudligi bilan belgilanadi va mavjud bo'lgan barcha narsalar sirlari eng past darajadagi

A. Eynshteyn

 

Hayot embrionlari va uning o'tmishdoshlari - murakkab uglerod birikmalari o'rtasidagi munosabatlar asosiy ilmiy muammo hisoblanadi. XIX asrning ikkinchi yarmida sahnalashtirilgan L. Pasterning birinchi tajribalari Yerdagi zamonaviy sharoitda hayot - eng oddiy tirik organizmlarning paydo bo'lishi mumkin emasligini ko'rsatdi. Bu ma'lum darajada panspermiya * g'oyalarining paydo bo'lishiga olib keldi, unga ko'ra Yerdagi hayot hech qachon paydo bo'lmagan, balki u kosmosdan olib kelingan, u erda u embrion shaklida bo'lgan. Ushbu g'oyalarning eng tipik tarafdorlari G. Gelmgolts va S. Arreniyus edi, garchi ilgari shunga o'xshash fikrlarni J.Libig bildirgan edi. S. Arrheniusning fikriga ko'ra, kosmik changning mikro zarrachalariga joylashtirilgan tirik moddalarning zarralari - sporalar yoki bakteriyalar, ularning hayotiyligini saqlab, yorug'lik bosimi kuchi bilan bir sayyoradan boshqasiga ko'chiriladi. Sportlar hayot uchun mos sharoitga ega bo'lgan sayyoraga kirganda, ular unib chiqadi va biologik evolyutsiyani keltirib chiqaradi.

Biroz boshqacha shakllarda bu g'oyalar bizning davrimizda qayta tiklanmoqda. Masalan, F. Xoyl yulduzlararo kosmosda mikroorganizmlarning mavjudligi ehtimoli haqidagi g'oyani ilgari surdi. Uning so'zlariga ko'ra, kosmik chang bulutlari asosan bakteriyalar va sporalardan iborat. 4.6-3.8 milliard yil oldin vaqt oralig'ida Yer yuzida ikkita hodisa yuz berishi mumkin edi - yoki sayyorada hayot paydo bo'lishi yoki kosmosdan mikroorganizmlar paydo bo'lishi. 1981 yilda F. Xoyl va S. Vikramasing ikkinchisining ehtimoli yuqori ekanligini tan olishdi. Ularning hisob-kitoblariga ko'ra, har yili 10 ^{18 ta} kosmik sporalar Quyosh tizimida tarqalgan qattiq moddalarning qoldig'i sifatida Yerning yuqori atmosferasiga kiradi . Shunday qilib, kometalar yulduzlararo kosmosda ilgari paydo bo'lgan va shundan keyingina Oort bulutiga tushgan hayot embrionlarining tashuvchisi hisoblanadi.

 

* Panspermiya (yunoncha "pan" dan - hamma, universal, "sperma" - urug ') - Olamda abadiy va o'zgarmas hayot embrionlarining hamma joyda tarqalishi haqidagi qadimiy ta'limot. Birinchi marta qadimgi yunon faylasufi Anaksagor (miloddan avvalgi 500-428) duch kelgan.

 

Shuni ta'kidlash kerakki, bildirilgan g'oyalar nihoyatda hayoliy bo'lib, ular ma'lum bo'lgan eksperimental ma'lumotlarga mos kelmaydi. Biroq, hayotning kosmik bilan atom tarkibi va energiyasi bilan bog'liqligi shubhasiz. Buni jadvaldan ko'rish mumkin. 6, bu kosmosdagi elementlarning nisbiy taqsimlanish qiymatlarini, kometalarning uchuvchi qismida, bakteriyalar va sutemizuvchilarda beradi. Erning kosmik materiyasi va tirik materiyasining bir-biriga juda yaqinligi va ba'zi holatlarga e'tibor qaratiladi. Tirik materiyaning asosiy elementlari - kosmosning keng tarqalgan elementlari. Bundan tashqari, H, C, N, O - odatdagi biofilik elementlar - tabiatda eng keng tarqalgan.

Xulosa qilish mumkinki, tirik organizmlar birinchi navbatda eng qulay atomlardan foydalanadilar, ular qo'shimcha ravishda barqaror va ko'p kimyoviy bog'lanishlarni yaratishga qodir. Ma'lumki, uglerod uzun zanjirlar hosil qilishi mumkin, natijada son-sanoqsiz polimerlar paydo bo'ladi. Oltingugurt va fosfor bir nechta bog'lanishlarni ham hosil qilishi mumkin. Oltingugurt oqsillarning, fosfor esa nuklein kislotalarning bir qismidir.

Tegishli sharoitlarda eng ko'p bo'lgan atomlar bir-biri bilan birlashib, zamonaviy radio astronomiya usullari bilan kosmik bulutlarda uchraydigan molekulalarni hosil qiladi. Ma'lum bo'lgan kosmik molekulalarning aksariyati organik, shu jumladan eng murakkab 8 va 11 atomli. Shunday qilib, tarkibi jihatidan olam kosmokimyosi kimyoviy bog'lanish qonunlariga binoan uglerodning boshqa elementlar bilan har xil birikmalariga keng imkoniyatlar yaratadi.

Biroq, kosmik sharoitda molekulalarning paydo bo'lishi muammosi kosmokimyoning eng qiyin masalalaridan biridir. Aslida yulduzlararo muhitda, hatto uning eng zich qismlarida ham, elementlar termodinamik muvozanatdan uzoq sharoitlarda joylashgan. Moddaning past konsentratsiyasi tufayli yulduzlararo kosmosda kimyoviy reaktsiyalar yuzaga kelishi mumkin emas. Shuning uchun kosmik chang zarralari yulduzlararo molekulalarni yaratishda qatnashishi taklif qilingan. Oddiy holatda vodorod molekulalari, uning atomlari qattiq zarrachalar bilan aloqa qilganda paydo bo'lishi mumkin, kosmosning eng keng tarqalgan CO molekulalari, ehtimol, etarli miqdordagi zichlikdagi yulduz atmosferasida yadrolash qobiliyatiga ega va keyin kosmosga chiqarib yuboriladi.

 

 

 

Hozirgi vaqtda kosmik fazoda organik moddalar molekulalarini hosil qilishda qattiq fazaning roli tobora ravshanlashib bormoqda. Ushbu jarayonning eng ehtimoliy modellari J. Grinberg tomonidan ishlab chiqilgan [1984]. Olimning so'zlariga ko'ra, kosmik chang zarralari murakkab tuzilishga ega va asosan silikat tarkibidagi organik moddalar qobig'i bilan o'ralgan yadrodan iborat. Qobiqda, aftidan, turli xil kimyoviy jarayonlar ro'y berib, boshlang'ich moddalar tuzilishini murakkablashishiga olib keladi. Bunday chang zarralarining to'planishi birinchi bosqichdan keyin tuzilishi taxminan 10 K haroratda ultrabinafsha nurlanishi bilan nurlangan suv, metan, ammiak va boshqa oddiy molekulalar aralashmasi bo'yicha eksperimental modellashtirish bilan tasdiqlanadi. Har bir chang donasi sovuq ulkan yulduz atmosferasida paydo bo'lgan silikat yadrosidan kelib chiqadi. Yadro atrofida muz qobig'i hosil bo'ladi. Ultraviyole nurlanish ta'sirida ba'zi qobiq molekulalari (H2O CH4, NH3) radikallar - molekulalarning reaktiv qismlari hosil bo'lishi bilan ajralib chiqadi. Ushbu radikallar birlashib, boshqa molekulalarni hosil qilishi mumkin. Uzoq muddatli nurlanish natijasida molekulalar va radikallarning murakkab aralashmasi (HN2HCO, HOCO, CH3OH, CH3C va boshqalar) paydo bo'lishi mumkin. Kosmik omillar ta'sirida chang donalari yo'q bo'lganda, ularning yuzasida hosil bo'lgan birikmalar molekulyar bulutlarni hosil qiladi.

Molekulyar bulutlarning ulkan massalariga qaraganda, ular kosmosdagi organik moddalarning asosiy suv omborlari. Biroq, ularda mavjud bo'lgan organik birikmalar nisbatan sodda va har qanday qulay sayyora tanasida hayotning boshlanishini ta'minlaydigan molekulyar tizimlardan uzoqroq bo'lib chiqadi.

Meteoritlarda organik moddalarni topish alohida e'tiborga loyiqdir. Bu hayotiy kashshoflar sifatida yuqori molekulyar og'irlikdagi tizimlarning yadrolanish jarayonlarini tushunish uchun juda muhimdir. Shuni ta'kidlash kerakki, meteoritlar ota-onalari - asteroidlar bilan birgalikda Quyosh tizimiga tegishli. Bundan tashqari, meteoritlarning yoshi, yadro geoxronologiyasiga ko'ra, 4,6-4,5 milliard yilni tashkil etadi, bu asosan Yer va Oyning yoshiga to'g'ri keladi. Binobarin, meteoritlar, shubhasiz, Quyosh tizimi rivojlanishining dastlabki bosqichlarida turli xil kimyoviy birikmalar, shu jumladan organik birikmalar hosil bo'lishiga guvoh bo'lishadi.

Meteoritlarda uglevodorodlar, uglevodlar, purinlar, pirimidinlar, aminokislotalar, ya'ni. uning asosini tashkil etuvchi tirik materiyaning bir qismi bo'lgan kimyoviy birikmalar. Ular ma'lum tuzilish va tarkibdagi uglerodli xondritlar va asteroidlarda uchraydi. Asteroidlarning aksariyati Mars va Yupiter o'rtasidagi kamarda harakatlanadi. Agar kometalarning kosmokimyosi haqidagi ma'lumotlarga asoslanadigan bo'lsak, u holda organik birikmalar hosil bo'lgan mintaqa birlamchi quyosh tumanligi hajmining katta qismida keng maydonni egallagan deb taxmin qilish mumkin. Tabiiyki, hayotning kelib chiqishining umumiy muammosini yoritishda biz meteoritlar tarkibi to'g'risidagi ma'lumotlarni e'tiborsiz qoldirishga haqqimiz yo'q. Ushbu holat hayotning kelib chiqishi haqidagi gipotezalarning turli mualliflari tomonidan har xil darajada hisobga olingan. Shunday qilib, endi biz taniqli meteoritlarni tarixiy hujjatlar - organik moddalarning hosil bo'lishini ham qamrab oladigan Quyosh tizimining dastlabki tarixining haqiqiy guvohlari deb hisoblash huquqiga egamiz.

Har qanday meteorit bir qator mineral fazalardan tashkil topgan qattiq jismdir. Ularning asosiylari silikat (tosh), metall (temir-nikel) va sulfid (troilit). Boshqa fazalar ham mavjud, ammo ularning tarqalishida ular ikkinchi darajali ahamiyatga ega. Meteoritlarda ularning soni 100 dan oshadigan turli xil minerallar uchraydi, ammo ularning asosiy qismi tosh hosil qiluvchi minerallar (olivin, piroksen, dala shpatlari, nikel temir, troilit va boshqalar). Bundan tashqari, meteoritlarda er qobig'ida bo'lmagan 20 ta mineral topilgan. Bunga karbidlar, sulfidlar va boshqalar kiradi, ularning shakllanishi keskin pasayish sharoitlari bilan bog'liq. Organik moddalar bilan bog'liq bo'lgan uglerodning eng muhim kontsentratsiyasi uglerodli xondritlarda.

Meteoritlar tarkibidagi organik moddalar haqidagi tubdan muhim ma'lumotlar G.P.Vdovikin, E. Avders, R, Xayatsu, M. Shtudir asarlarida keltirilgan. Birinchi marta meteoritlar tarkibidagi organik moddalarni taniqli kimyogar I. Berzelius 1818 yilda uglerodli xondrit Ala-isni tahlil qilganda ajratib oldi. Uning tahlil natijalari shunchalik ta'sirli ediki, u o'zi bu biologik kelib chiqish moddasini ko'rib chiqdi. 19-asr davomida kimyoviy tahlillar natijasida meteoritlarda qattiq uglevodorodlar, oltingugurt va fosfor bilan murakkab organik birikmalar borligi aniqlandi. Eng to'liq va chuqur o'rganilgan uglerodli xondritlar bo'lib, ularning muhim qismi organik birikmalar shaklida. Uglerodli xondritlarda uglerod va boshqa ba'zi uchuvchan moddalarning umumiy miqdori quyidagi qiymatlar bilan tavsiflanadi (wt% da):

 

 

 

Demak, uglerod (shuningdek oltingugurt va suv) tarkibida Cl tipidagi uglerodli xondritlarda maksimal, NW xondritlarda minimal bo'lganligi ko'rinib turibdi. Shunday qilib, hozirgi vaqtda, murakkab organik birikmalar uglerodli xondritlarning ota-ona tanalarida, ularning paydo bo'lishi jarayonlari natijasida paydo bo'lganligi dastlabki quyosh tizimining kimyoviy evolyutsiyasi natijasida paydo bo'lganligi shubhasizdir.

 

 

 

Uglerodli xondritlarning elementar kimyoviy tarkibi minus uchuvchi moddalar oddiy xondritlarning tarkibiga juda yaqin. Har xil turdagi uglerodli xondritlarning asosiy xususiyatlari quyidagilar.

G1 turi mo'rt qora toshlar bilan ifodalanadi, barmoqlar bilan ishqalaganda changga aylanadi. Nozik donali massa ular tarkibida taxminan 95% ni tashkil qiladi. U olivin va magnetitdan iborat (xajmi 1-50 mikron) xondrulalar (mikroxondronlar) bilan kesishadi. Ushbu turdagi meteoritlarning mineral tarkibi shakl. 9. Cl tipidagi uglerodli xondritlar abiogen kelib chiqadigan organik moddalarga eng boydir.

C2 turi kulrang qora tosh bo'lib, Cl ga qaraganda ancha zichroq. Ovozning 60% ini tashkil etuvchi asosiy mayda massa Cl tipiga qaraganda ancha katta xondrulalarni o'z ichiga oladi. Birlamchi mikroxondriyalarning bitta kristalga o'sishi kuzatiladi.

SZ turi - quyuq kulrang, yashil kulrang yoki kulrang rangdagi qattiq toshlar. Nozik donali massa 35% ni tashkil qiladi. Chondrules juda katta va aniq belgilangan.

Cl tipidagi uglerodli xondritlarda ko'plab kimyoviy elementlarning ko'pligi ularni Quyosh materiyasiga yaqinlashtiradigan bir qator xarakterli munosabatlarni ochib beradi. Boshqacha qilib aytganda, bu uglerodli xondritlar yorug'lik gazlaridan mahrum bo'lgan qotib qolgan quyosh moddasi.

Meteoritlarda mavjud bo'lgan organik moddalar Jadvalda keltirilgan. 7. Ko'rib turganingizdek, ularning ro'yxati juda ta'sirli. Ushbu birikmalarning aksariyati u yoki bu darajada tirik organizmlarda ma'lum bo'lgan metabolizmning universal aloqalariga to'g'ri keladi: aminokislotalar, oqsilga o'xshash polimerlar, mono- va polinukleotidlar, porfirinlar va boshqa birikmalar. Biologik kelib chiqadigan organik komplekslarning tarkibiga yaqinligi shunchalik katta bo'lib chiqdiki, ba'zi mualliflar hatto o'tmishda tirik organizmlar to'g'ridan-to'g'ri meteoritlarning o'zida bo'lganligini tan olishni boshladilar. Ushbu masala bo'yicha 60-yillarda qizg'in bahs-munozara paydo bo'ldi. Ammo meteoritlardan olingan organik birikmalarni sinchkovlik bilan o'rganish optik faollik mavjudligini tasdiqlamadi, bu ularning abiogen kelib chiqishini ko'rsatadi.

Meteorik kelib chiqadigan organik moddalarni Fischer-Tropsch tipidagi sun'iy reaktsiyalar mahsulotlari va biologik kelib chiqadigan organik moddalarni taqqoslash ularning juda o'xshashligini, xususan, ba'zi uglevodorodlarning tarkibiga bog'liqligini ko'rsatadi. Masalan, meteoritlarda 16 molekulada 16 atom bo'lgan uglevodorodlar ustunlik qiladi, bu quruqlikdagi narsalar va laboratoriya tajribalari mahsulotlarida ham kuzatiladi.

Meteoritlar kattaroq jismlarning parchalari - asteroidlar, ularning aksariyati asteroid kamarida 2,3-3,3 AU masofada joylashgan. e) quyoshdan. So'nggi 10 yil ichida spektrning ko'rinadigan qismidagi asteroidlar va infraqizil to'lqinlarning astrofizik kuzatuvlari asteroidlar va meteoritlar o'rtasida genetik aloqalarni o'rnatish uchun juda muhim ahamiyatga ega bo'lgan ma'lumotlarni taqdim etdi. Meteoritlar va asteroidlarning aks ettirish qobiliyatini taqqoslab, o'rganilgan asteroidlar orasida meteoritlarning deyarli barcha sinflari o'xshashlariga ega ekanligini aniqlash mumkin edi.

 

 

 

Yansıtıcılığına qarab, asteroidlar ikki asosiy katta guruhga bo'linadi - qorong'u, yoki C-asteroidlar va nisbatan engil yoki S-asteroidlar. Birinchisi past albedo bilan ifodalanadi, 0,05 dan kam, ikkinchisi esa 0,1 dan yuqori. Spektral aks ettirish jihatidan C guruhi   uglerodli xondritlarga, S   temir-toshli meteoritlarga va oddiy xondritlarga yaqin. Oxirgi fotometrik o'lchovlar odatda meteoritlar va asteroidlar materialining birligini tasdiqlaydi. Shuning uchun meteoritlarning er usti laboratoriyalarida olingan va o'rganilgan barcha mineral, kimyoviy va strukturaviy xususiyatlari asteroidlarga o'tkazilishi mumkin.

O'tkazilgan tadqiqotlar natijasida asteroidlar kamarining turli mintaqalarida asteroidlarning tarkibi turlicha bo'lishini aniqlash mumkin bo'ldi. Quyosh sistemasida printsipial jihatdan muhim kosmokimyoviy qonuniyat aniqlandi: asteroidlarning tarkibi geliosentrik masofaga bog'liq. Asteroid kamarining ichki qismida oddiy xondritlarga yaqin jismlar mavjud, ammo Quyoshdan masofa ortib borishi bilan 2,5-3,3 AU ichida. Ya'ni, ularning soni kichrayib, asteroid kamarining o'rta va chekka qismlarida ustun mavqega ega bo'lgan uglerodli xondritlar kabi asteroidlar soni ko'paymoqda. Umuman olganda, zamonaviy kuzatuvlar ma'lumotlariga ko'ra, asteroid kamarida karbon-xondrit tanalari ham ustunlik qiladi.

Agar haqiqatan ham ko'pgina asteroidlar uglerodli xondritlarning tarkibiga ega bo'lsa, unda ularning tarkibida juda ko'p organik moddalar bo'lishi tabiiydir, bu esa ularning quyuq rangini va past nurlanish qobiliyatini belgilaydi. Shunday qilib, Bamberg asteroidi eng past aks ettirish qobiliyatiga ega (albedo 0,03). Diametri taxminan 250 km bo'lgan asteroid kamaridagi qorong'u va juda katta ob'ekt.

So'nggi paytlarda kometalar katta qiziqish uyg'otmoqda. Ularning Yerdagi hayotning paydo bo'lishida ishtirok etganliklari yoki har qanday holatda ham uning dastlabki atmosferasining tarkibiga ma'lum bir hissa qo'shgan bo'lishi mumkinligi taxmin qilingan. Ular yangi organik molekulalarni yangi sayyora yuzasiga etkazib berishlari mumkin edi. Kometalar quyosh tizimidagi asosiy sharoitlarni eng yaxshi aks ettirishi aniqlandi.

Ko'pgina kometalar Quyosh tizimining chekka qismida, Oort buluti deb nomlangan joyda joylashgan. Ularning orbitalari nihoyatda cho'zilgan va Quyoshdan Plutonga qaraganda yuzlab va ming marta uzoqroqdir. Uzoq muddatli kometalar Quyoshga uzoq mintaqadan yaqinlashmoqda. Umuman olganda, kometa - bu iflos qorning bir bo'lagi. Kometadagi "qor" karbonat angidrid bilan aralashtirilgan oddiy suv muzidan va tarkibi noma'lum boshqa muzlatilgan gazlardan iborat. "Loy" kometa muziga singib ketgan har xil o'lchamdagi silikat jinslarining zarralari bilan ifodalanadi. Kimyoviy o'zaro ta'sirlarning yo'qligi sababli kometalar Quyosh tizimi vujudga kelgan asl moddaning buzilmagan namunalari deb taxmin qilish mumkin.

 

 

 

Kuyruklu yulduzlarning hamma joylarida, asosan C, O, N va H biofil elementlari uchraydi. Hozirgi vaqtda kometa molekulalarining biologik evolyutsiyasi uchun zarur bo'lgan narsalarga yaqin bo'lishi ehtimoli yuqori bo'lgan. Ular aminokislotalar, purinlar, pirimidinlar molekulalari bilan ifodalanishi mumkin. A. Delsemme [Delsemme, 1981] ta'kidlaganidek, kometalar changining xondritik meteoritlar xarakteriga ega ekanligini ko'rsatadigan bir nechta ma'lumotlar guruhi mavjud. Birinchidan, u asosan silikatlar va uglerod birikmalaridan iborat. Ikkinchidan, Quyosh yaqinidan o'tish paytida kometalardan bug'lanib ketgan metallarning nisbati xondritlarga xos bo'lgan nisbatlarga mos keladi. Uchinchidan, ehtimol kometalar masalasini aks ettiruvchi kosmik kelib chiqadigan chang zarralari uglerodli xondritlar materialining tarkibiga juda yaqin. Darhaqiqat, kosmik chang namunalarini tahlil qilish shuni ko'rsatadiki, 1 mm dan kichikroq chang zarralarining 80% va undan ko'prog'i uglerodli xondritlarga o'xshash moddadan iborat. Ba'zi olimlar kometalar va uglerodli xondritlarning uglerod miqdorini taqqoslab, kometa moddasining kamida 10% ni organik birikmalar degan xulosaga kelishdi. Kuyruklu yulduzlarda mavjud bo'lgan kimyoviy birikmalarning tabiati ularni hosil qiluvchi molekulalarning murakkabligi jihatidan hech bo'lmaganda yulduzlararo kosmik molekulalari bilan solishtirish ehtimoli yuqori ekanligini ko'rsatadi.

Shunday qilib, meteoritlar, asteroidlar va kometalarning kosmokimyo haqidagi barcha ma'lumotlari shuni ko'rsatadiki, Quyosh tizimida uning rivojlanishining dastlabki bosqichlarida organik birikmalar hosil bo'lishi odatiy   va massiv hodisa bo'lgan.   U o'zini kelajakdagi asteroid halqasi maydonida eng intensiv tarzda namoyon qildi, ammo u turli darajalarda protoplanetary Quyosh tumanligining boshqa mintaqalarini, shu jumladan Yer kelib chiqqan mintaqani ham qamrab oldi. Ammo protozolyar tumanlik moddasining kimyoviy evolyutsiyasi murakkab organik birikmalar hosil bo'lishining ma'lum bir bosqichiga etib kelib, Quyosh tizimining aksariyat jismlarida muzlab qolgan bo'lib chiqdi va faqat Yerda u tirik materiya ko'rinishidagi ajoyib murakkablikka erishdi.