Усё жыццё мае патрэбу ў вадзе. Чаму?

Ці могуць замежнікі выпіць што-небудзь яшчэ?

Нішто на нашай планеце не можа выжыць без вады. Ён ахоплівае 70% паверхні і каля 60% нашага цела складаецца толькі з вады.

Вада ёсць усюды. Гэта таксама добра. Таму што без гэтага жыццё, як мы ведаем, было б немагчымым.

Але што ж гэта за вада, якая робіць яе такой неабходнай для жыцця?

На Зямлі існуюць арганізмы, якім не патрэбен кісларод для жыцця. Яны засвойваюць вадарод, метан альбо шэраг іншых злучэнняў. Расліны дыхаюць СО2 і атрымліваюць вялікую частку сваёй энергіі ад Сонца праз фотасінтэз. На дне акіяна ёсць жыццё, якое ніколі не бачыла сонца і атрымлівала ўсю сваю энергію з гідратэрмальных вентыляцыйных адтулін на дне мора.

Але ўсё жыццё на Зямлі аб'ядноўвае адно: нам усім патрэбна вада, каб жыць. Без выключэння.

Добра, што гэта так багата.

Вада сустракаецца паўсюдна на нашай планеце.

Яго нават знайшлі на Марсе. Там, напэўна, на нашай Месяцы і Юпітэры Месяца Еўропа - гэта ў асноўным вялікі шар з застылай вадой.

І калі мы нацэльваем свае спектраскопы на Сусвет, вада - адна з самых распаўсюджаных малекул, якія мы знаходзім.

Толькі гэтага можа быць дастаткова, каб растлумачыць, чаму мы ад яго так шмат залежым. Вы напэўна не хацелі б перашкаджаць існаванню жыцця на параўнальна рэдкай і дэфіцытнай малекуле.

Але яго багацце - толькі адна з прычын, ад якіх так моцна залежыць жыццё.

Вада мае некалькі дзівосных уласцівасцей, якія робяць яе ідэальнай падкладкай для жыцця.

Для аднаго вады вадкасць ва ўмовах шырокага дыяпазону тэмператур на Зямлі. Вадкасць - нашмат лепшае транспартнае асяроддзе для пажыўных рэчываў і іншых неабходных для жыцця злучэнняў, чым цвёрдае цела. Проста здараецца, што большая частка вады на Зямлі можа існаваць у вадкім выглядзе.

Вада таксама выдатны растваральнік. Яго называюць універсальным растваральнікам, таму што ў вадзе можа растварыцца так шмат розных відаў рэчываў. Усё жыццё трэба прымаць рэчывы, каб вырабляць энергію і вымываць прадукты жыццядзейнасці і таксіны. З-за спрыту вады для растварэння ўсіх відаў рэчываў, яна з'яўляецца ідэальнай асяроддзем для абедзвюх задач.

Вада так добра з'яўляецца растваральнікам з-за сваёй палярнасці.

Гэта азначае, што малекула вады мае два полюса супрацьлеглага электрычнага зарада. Паколькі кожная малекула вады складаецца з двух атамаў вадароду і аднаго кіслароду, атамы вадароду ўносяць станоўчы зарад, а кісларод спрыяе адмоўнаму зараду, даючы малекуле як станоўчы, так і адмоўны полюс. Гэта робіць малекулу вады не толькі моцна прывабнай для іншых малекул вады, але і іншых палярных малекул. Вось чаму так шмат рэчываў можа растварыцца ў вадзе. Малекулы прыцягваюцца адна да адной.

Палярнасць вады таксама надае ёй вялікую колькасць уласцівасцей, якія робяць яго такім неабходным для жыцця.

Як павярхоўнае нацяжэнне.

Павярхоўнае нацяжэнне - гэта схільнасць малекул вады прыліпаць адзін да аднаго такім чынам, каб прымусіць яе паверхню выступаць у якасці мембраны. Вы бачыце павярхоўнае напружанне на працы кожны раз, калі вы бачыце, як насякомае ходзіць па вадзе ці кожны раз, калі вада наносіцца на паверхню.

Гэта важна для жыцця, бо азначае, што вада ліпкая. Ён мае ўласцівасць злівацца. Гэта дазваляе ўсмоктваць яго як бесперапынны струмень праз карані раслін альбо цыркуляваць па нашых крывяносных пасудзінах супраць сілы цяжару.

Вада - адзінае прыроднае рэчыва, якое можа быць вадкім, цвёрдым і газам у жорсткіх дыяпазонах тэмператур Зямлі. Гэта азначае, што мы атрымліваем перавагі ва ўсіх трох фазах вады.

Паколькі вада можа выпарыцца тут, на Зямлі, яна можа распаўсюджвацца па ўсёй планеце. Сонечнае святло прымусіць ваду ператварыцца ў газападобную форму. Паколькі яна менш густая, вадзяная пара будзе ўсплываць у атмасферу. Але з-за прыроджанай клейкасці пар будзе схіляцца да пылу ў паветры і ператвараецца ў воблака. Вада, у асноўным, запускае гэтыя часціцы, калі яны раздзімаюцца па ўсёй планеце - адкладаюцца далёка і шырока ў выглядзе дажджу.

Лёд характэрны для цвёрдага цела.

Ён менш шчыльны, чым яго вадкая форма, і гэта азначае, што ён плавае ў вадкай вадзе.

Калі б не гэта, жыццё не змагло б існаваць.

З таго часу, як жыццё пачалося ў вадзе, калі б замарожаная вада была шчыльней, чым яе вадкі стан, гэта азначала б, што лёд будзе тануць. Сажалкі, азёры і акіян замярзаюць знізу ўверх - забіваючы любое жыццё ўнутры яго. Вада ў ёй замярзае зверху ўніз, што дазваляе выжыць у адносна цёплай вадкай вадзе пад лёдам.

Той, хто калі-небудзь выпіваў ледзяную ваду ў спякотны дзень, можа пацвердзіць здольнасць вады да астуджэння. Але гэта больш, чым здаволіць смагу.

Вада валодае высокім удзельным цяплом.

Гэта азначае, што ён можа паглынаць вялікую колькасць цяпла, не моцна змяняючы сваю тэмпературу. Гэта дазваляе акіянам Зямлі паглынаць лішняе цяпло і памяркоўваць тэмпературу планеты так жа, як вада ў нашым крывяным рэчышчы дапамагае нам падтрымліваць пастаянную тэмпературу цела.

Вадзяная пара ў атмасферы таксама дзейнічае як парніковы газ, захоўваючы планету дастаткова цёпла, каб падтрымліваць жыццё.

І дзівосныя ўласцівасці вады, магчыма, абаранілі будаўнічыя блокі жыцця дастаткова доўга, каб яна пераадолела велізарныя адлегласці міжзоркавага космасу, што дало магчымасць пабываць тут у першую чаргу.

І гэта таму, што вада блакітная.

Невялікая колькасць вады выглядае празрыстай, але калі вы атрымліваеце яе ў досыць вялікай колькасці, вада мае лёгкі сіні адценне. Гэта таму, што вада не паглынае столькі сіняга святла.

Блакітнае святло складаецца з больш кароткіх, больш энергічных даўжынь хваль электрамагнітнага выпраменьвання. Гэты від выпраменьвання часам можа нанесці шкоду арганічным малекулам. Космас поўны такога роду выпраменьвання. Любыя арганічныя малекулы, якія падвяргаюцца ўздзеянню гэтага выпраменьвання, хутка будуць знішчаны. Але калі тыя самыя арганічныя малекулы будуць укладзены ў замерзлую ўнутраную частку гіганцкай кавалкі касмічнага лёду (падобна на камету), іх можна было б захаваць ад шкоднага ўздзеяння высокаэнергетычнага іянізуючага выпраменьвання космасу, што дазваляе будаўнічым блокам жыцця распаўсюджваецца па ўсёй Сонечнай сістэме - нават у Галактыцы.

Ідэя, што жыццё можа распаўсюджвацца з планеты на планету з дапамогай камет або іншых гіганцкіх кавалкаў лёду, называецца тэорыяй Пансперміі. І гэта залежыць ад эфектыўнасці працы, звязанага з выпраменьваннем вады.

Нават калі будаўнічыя блокі жыцця не былі дастаўлены каметай, глыбокія акіяны Зямлі эпохі Хадэя, магчыма, дазволілі забяспечыць дастаткова экрана, каб пазбегнуць прыгатавання спрадвечнага супу ад ультрафіялетавых прамянёў маладога і небяспечна святлівага Сонца.

Мы не ведаем, якая форма жыцця можа выжыць без вады.

Менавіта таму НАСА настолькі сканцэнтравана на пошуку вады альбо на іншых планетах існуюць правільныя ўмовы для вадкай вады. Гэта адзіны паказчык таго, што жыццё магло быць магчымым.

Але гэта не значыць, што ўсё жыццё павінна мець ваду. Проста жыццё, як мы яго ведаем.

Там можа быць іншапланетнае жыццё, якое выкарыстоўвае альтэрнатывы вадзе. Аміяк і метан маюць падобныя характарыстыкі, што робіць іх прыдатнымі заменнікамі.

Розныя растворы аміяку маюць шырокі спектр прымянення на Зямлі - ад угнаенняў да ачышчальніка вокнаў. Але малекула аміяку праяўляе тую ж палярную гнуткасць, якой славіцца вада. Такім чынам, ён можа быць выкарыстаны ў якасці сродку спажывання пажыўных рэчываў і ўтылізацыі адходаў тым жа спосабам. Як і вада, аміяк складаецца з вадароду - найбольш распаўсюджанага элемента ва Сусвеце. Але замест злучэння з кіслародам, аміяк замяняе азот - таксама вельмі часта.

Але астраномы ніколі не ідэнтыфікавалі вялікія целы.

Метан - не палярная малекула, але ў ёй можа растварыцца шмат рэчываў, і гэта вельмі багата.

Але і аміяк, і метан вадкія толькі пры вельмі нізкіх тэмпературах - халадней за ўсё, што адчуваецца на Зямлі. Гэтыя ўмовы сапраўды існуюць у нашай Сонечнай сістэме.

На месяцы Тытана на Сатурна сярэдняя тэмпература складае халодна -179 градусаў цяпла. Гэта дастаткова холадна, каб замарозіць пляшку цвёрдага спірту. Але Тытан - адзіны аб'ект у Сонечнай сістэме, які, як вядома, падтрымлівае вадкасць на яго паверхні. Гэта не вада. Гэта метан. Вада існуе на Тытане, але яна застылая і цвёрдая, як камень.

Калі б жыццё існавала на Тытане, то ён выкарыстаў бы метан замест вады. Ён метаболізуе вадарод, і гэта павінна мець уплыў на склад атмасферы - эфект дастаткова вялікі, каб вымераць.

І для гэтага ёсць некаторыя доказы.

У ніжніх узроўнях атмасферы Тытана ёсць меншая колькасць вадароду, чым чакалася, - менавіта такі выгляд, які мы маглі б чакаць, калі б што-небудзь метаболізуе вадарод на паверхні.

Але гэтыя вынікі толькі папярэднія, і яны гэтак жа верагодныя, каб сведчыць пра тое, наколькі мы не разумеем хімічных працэсаў, якія адбываюцца ў атмасферы Тытана, бо яны сведчаць аб форме жыцця з выкарыстаннем біяхіміі, з якой мы ніколі не сустракаліся.

Так што, жыццё, як мы ведаем, будзе мець дачыненне да добрай старамоднай вады.

Глядзіце відэа: