Последние исследования Космоса с помощью инфракрасного излучения [18] на основе концепции универсальной эволюции [19] позволяют предполагать более древнее возникновение и существование предбиологических систем [18], во всяком случае, с возрастом значительно более древним, чем возраст Земли и Солнечной системы в целом.
В рамках этой концепции вопрос о происхождении жизни необходимо ставить значительно шире как в пространственном аспекте (выходя за пределы Солнечной системы), так и во временном аспекте (выходя за пределы земного возраста зарождения жизни в 3, 7–3, 8 млрд лет). При таком подходе неизбежно возникает проблема участия в возникновении жизни космического «семени» и необходимых условиях его прорастания и развития.
Изучение Вселенной с помощью инфракрасного излучения началось одновременно с рентгеновским (примерно с 1978 г.) [18, 20]. К настоящему времени появился даже термин «инфракрасное небо» [18].
Спектральный диапазон ИК-излучения располагается между красным концом спектра (0, 65– 0, 70 мкм) и началом радиодиапазона (около 1 мм). Весь ИК-диапазон обычно разделяют на ближний, средний и дальний. К ближнему относятся волны В. И. Сиротин ВЕСТНИК ВГУ, СЕРИЯ: ГЕОЛОГИЯ, 2010, № 1, ЯНВАРЬ–ИЮНЬ 41 К проблеме возникновения жизни на Земле длиной 0, 70–5 мкм, на него приходится максимальная энергия излучения звезд, более холодных, чем Солнце. Средний диапазон охватывает волны с диапазоном 5–30 мкм, на него приходится максимум излучения тел, нагретых до нескольких сотен кельвинов, они несут важную информацию о составе разреженной среды в Космосе. Диапазон в сотни микрометров (субмиллиметровый) несет информацию о самых холодных телах и средах с температурой всего на несколько градусов выше абсолютного нуля. В настоящее время инфракрасное излучение широко используется в науке и технике. Однако чтобы наблюдать астрономические объекты, требуются более чувствительные приемники. Учитывая, что ИК-источники легче проходят сквозь межзвездную пыль, с 1960-х гг. начались обзоры звездного неба. С этого времени и родилась инфракрасная астрономия. Трудности использования ИК-излучения заключаются в том, что земная атмосфера для него практически непрозрачна, поэтому приборы приходится поднимать на большую высоту, устанавливать их либо высоко в горах, а еще лучше – на космических аппаратах. Наблюдение звездного неба во всех ИК-диапазонах принесло много открытий: например, все небо оказалось «засыпанным» красными и коричневыми карликами, в среднем диапазоне засветилась пыль, сосредоточенная в окрестностях многих звезд, появились еще несформировавшиеся звезды, окутанные газово-пылевыми облаками. Наконец, в дальнем ИК-диапазоне (100–200 мкм) картина неба кардинально изменяется – пропадают все, даже самые яркие звезды, наступает царство «инфракрасного неба»: Млечный путь светится целиком, но не звездами, а межзвездной пылью, обнаруживаются светящиеся облака, в которых рождаются звезды, в том числе проплиды [18], фиксируется много звездообразных источников из других галактик. Таким образом, межзвездная пыль – неотъемлемая составляющая вещества всех галактик.
Если огромные запасы космической пыли и протопланетных дисков были известны и ранее [2, 3, 13, 18, 19], то теперь получена важнейшая информация, что скрывается за огромными объемами холодной космической пыли. В спектрах протопланетных дисков были найдены полосы поглощения водяного льда, а спектральное изучение холодных облаков межзвездного молекулярного водорода привело к открытию в них кислорода, воды, метана и даже кристаллических кремниевых соединений. Но особый интерес вызывает обнаружение в среднем ИК-диапазоне многоатомных органических молекул – это полициклические ароматические гидрокарбонаты или РАН (Polycyclic Aromatis Hydrocarbons). Причем их излучение наблюдается в спектрах не только межзвездной среды нашей Галактики, но и в газовой среде в других галактиках, в том числе и самых далеких.
Эти молекулы довольно устойчивы к высоким температурам и радиации. Поскольку звезды и планеты рождаются из газопылевого межзвездного газа, часть РАН-молекул вполне могла выжить в суровых условиях при образовании планет и оказаться в их атмосферах и на поверхности. Возможно, именно здесь надо искать ключ для объяснения возникновения первых следов жизни. В связи с этим сформулированы главные проблемы, на которые должны быть нацелены современные исследования в ИК-области [18].
1. Поиск и исследование холодной материи в Космосе (холодная межзвездная пыль, зарождающиеся звезды, коричневые карлики). В большинстве случаев они могут наблюдаться только в этом (инфракрасном) диапазоне и помогут решить проблему непрерывности масс от самых массивных планет-гигантов до «серых карликов» и далее к экзопланетам, не связанным с центральным энергетическим центром – звездой [2, 3, 13].
2. Поиск сложных молекулярных соединений во Вселенной, в том числе органических, с выяснением их состава, происхождения, условий их «выживания» и возможной роли в зарождении жизни.
3. Поиск возможностей существования жизни на экзопланетах (в США разработан план запуска космических обсерваторий «Terrestrial Planet Finder», NASA) и «Дарвин» (ESA, запуск не ранее 2015 г.).
4. Поиск самых далеких галактик, свет от которых шел к нам примерно 10 млрд лет; сравнение их с более близкими и молодыми галактиками, что дает уникальную возможность для познания эволюции галактик и звезд.
Вполне можно сказать, что изучение Вселенной с помощью инфракрасного излучения внесло не меньший вклад в ее изучение с помощью рентгеновского излучения [20] (рентгеновская обсерватория «Эйнштейн», спутник «Ухуру» и др.), приведшего к новому взгляду на Вселенную (открытие пульсаров, нейтронных звезд, ядерного синтеза в оболочках сверхновых звезд, открытие скоплений и сверхскоплений галактик). В частности, были выделены два рукава (составные части) эволюции 42 ВЕСТНИК ВГУ, СЕРИЯ: ГЕОЛОГИЯ, 2010, № 1, ЯНВАРЬ–ИЮНЬ [18, 19] и подчеркнута важнейшая особенность перехода от первого рукава ко второму, связанная с наличием возбужденного состояния в 7, 65 МэВ в ядре углерода. Создается ощущение, что оба рукава «склеены» каким-то искусственным способом. А. Д. Панов [19] приводит удачное сравнение – это «ключ и замочная скважина» – оставляя при этом открытым вопрос о существовании «создателей благоприятных условий» высокоразвитых цивилизаций, Высшем Разуме, Демиурге и т. д. Между тем А. Пензиас и Р. Уилсон создали в свое время [21, 22] вполне удовлетворительную модель образования химических элементов, исходя из модели Большого Взрыва. В течение первого миллиона лет после Большого Взрыва образуются вначале водород, дейтерий, гелий; за период 1 млн лет – 100 млн лет произошло образование звезд и галактик первого поколения, вслед за водородом и гелием в недрах звезд первого поколения галактик образуются более тяжелые элементы: Li, Be, B, C, N, O и т. д. до Fe включительно; вследствие расширения и охлаждения Вселенной происходит образование пыли (силикатных частиц); возникают первые вспышки новых и сверхновых звезд.
100 млн лет – 4, 55 млрд лет назад началось образование звезд и галактик следующих (2-го и 3-го) поколений из пылегазовых туманностей, сформировавшихся в срывающихся оболочках при взрывах сверхновых звезд. Происходит образование остальных (расположенных за Fe) тяжелых элементов (до U включительно). Образование галактик, в том числе Млечного пути – около 3, 5 млрд лет назад от начала «Большого Взрыва» или около 10 млрд лет назад; начало образования Солнечной системы – около 4, 60–4, 55 млрд лет назад [4, 19]. Главный вывод из сказанного: по крайней мере, важнейшие элементы жизни, то, что мы обычно называем предбиологической эволюцией, уже существовали изначально, задолго до образования Солнечной системы сначала в Дальнем Космосе [2, 3], охватывающем всю Вселенную в целом, а затем в Среднем Космосе (в Млечном пути), а после этого они «перекочевали» в Солнечную систему.
Основные составляющие нашей Вселенной по современным представлениям таковы: «тяжелые» элементы (а это все элементы периодической системы, кроме водорода) в планетах – 0, 03 %; нейтрино – 0, 30 %; звезды вместе с планетами, галактики, скопления галактик – 0, 50 %; свободный водород и гелий – 4, 00 %; скрытая материя, неоднородно распределенная в пространстве, гравитирующая, создающая гравитационные линзы, связанные с галактиками – 30, 00 %, именно она фиксируется в различных диапазонах длиной 5–7 мкм, 5–30 мкм и в сотни микрометров [18], а последний (дальний) диапазон (100–200 мкм) позволил произвести настоящую революцию, подтвердив существование скрытой гравитирующей материи, ярко светящейся, исходящей из центральной части нашей Галактики (в созвездии Стрельца). Вдали от галактической плоскости были обнаружены «инфракрасные циррусы» – волокнистые облака со сложной структурой на высоких галактических широтах. Многие звездообразные их источники совпадают с активными ядрами галактик и с квазарами, последние являются самыми яркими источниками ИК-излучения, большинство из них излучают в десятки раз интенсивнее, чем вся совокупность звезд нашей Галактики. Наконец, остальная часть невидимого мира принадлежит вакуумной «темной» энергии (darkenergy), равномерно распределенной по всему пространству, на нее приходится 65 % составляющей нашей Вселенной.
Заключение Итак, после «Большого Взрыва» (~ 13, 70 млрд лет назад) спустя 1 млн лет и далее в течение 100 млн лет происходило образование звезд и галактик первого поколения, а в их недрах более тяжелых элементов: Li, Be, B, C, N, O и т. д. до Fe включительно. Водород, дейтерий и гелий возникли раньше – в эру космологического нуклеосинтеза (3 мин 44 с – 4 мин 14 с). Вследствие охлаждения и расширения Вселенной появляются силикатные частицы в виде облаков пыли, в которой уже были предбиологические минеральные агрегаты, сформировавшиеся в результате, возможно, первых вспышек новых и сверхновых звезд. Это была первая предпосылка для возникновения жизни во Вселенной. В течение от 100 млн лет (от начала Большого взрыва) и вплоть до 4, 55 млрд лет назад произошло образование звезд и галактик следующих (2-го и 3-го) поколений из пылегазовых туманностей, уже содержащих все тяжелые элементы, включая и трансурановые (актиноиды), сформировавшиеся в срывающих оболочках при взрывах сверхновых звезд. Таким образом, к моменту времени образования нашей галактики – Млечного пути (около 3, 5 млрд лет от начала Большого взрыва или около 10 млрд лет назад) и тем более к моменту образования Солнечной системы (около 4, 55 млрд лет назад) Вселенная в целом, наша Метагалактика и Млечный путь содержали достаточное количество предбиологической субстанции.