Текст книги "Как там у вас, на Бета-Лире?"
Автор книги: Юрий Фиалков
сообщить о нарушении
Текущая страница: 11 (всего у книги 12 страниц)
В кавычках и без
Несмотря на некоторую водевильность только что описанных событий, я далек от намерения иронизировать над участниками этой истории. Полагаю, что каждый на их месте повел бы себя не иначе.
Известно ведь, что когда чего-либо сильно хочешь, то не мудрено принять желаемое за действительное. Встретить следы иноземных форм жизни в метеоритах, понятно, очень хочется вот уже не одному поколению ученых. И поэтому здесь каждый «обманываться рад». Сегодня история «открытий» в небесных камнях различных «спор», «клеток», «ДНК» и даже пусть не очень, но все же достаточно многочисленных «животных» и «растений» составляет внушительный том. Количество кавычек в последней фразе не оставляет сомнений в той интонации, с какой ее произносит автор.
Тут надобно отметить, что ученые вовсе не случайно обратились к метеоритам как к возможным «сейфам», где хранятся осколки иных форм жизни. Именно метеориты и есть синицы в руках по сравнению с химическим журавлями в далеких пылевых облаках. Располагая метеоритным материалом, можно выводить суждения о химическом, именно химическом, а не элементарном составе внеземной материи. Да, тут имеет слово его сиятельство Химический Анализ, который не оставляет места никаким домыслам или предположениям.
Первое же подробное изучение тех химических соединений, которые входят в состав метеоритов, привело к неожиданным результатам. Оказалось, что метеориты содержат много – относительно, конечно, – органических соединений. Вывод из этого факта поначалу был, разумеется, не в меру романтичным: присутствие в метеоритах органических соединений, несомненно, свидетельствует о том, что это остатки некогда живых существ.
Но, как это бывает почти всегда, нашлось место и сомнениям. Спокойный расчет, основанный на законах протекания химических реакций, и прежде всего на законах термодинамики (слишком важная, да и, пожалуй, слишком сложная наука, чтобы говорить о ней здесь мимоходом), показал, что многие из органических веществ, обнаруженных в метеоритах, должны были образоваться в них постольку, поскольку там присутствовали углерод, водород и кислород. Это образование органических соединений происходит с такой же неизбежностью, с какой шарик, находящийся на поверхности горки, скатывается вниз, если его подтолкнуть.
Что же касается тех немногих органических соединений, которые никак не могли бы образоваться самопроизвольно, то, как было установлено, они, увы, имеют земное происхождение. Это и не мудрено. Даже в воздухе содержится значительное количество различных органических веществ, да и живых бактерий и даже более сложных организмов. А если метеорит какое-то время полежал в почве, то тут, понятно, можно пооткрывать много всего…
Я не склонен обвинять увлекающихся исследователей в том, что им померещились так давно ожидаемые землянами следы внеземной жизни. Но и сочувствия эти «открытия» у меня, в общем, тоже не вызывают.
В самом деле, поиски следов внеземной жизни в метеоритах основываются на предположении, что метеориты – это остатки какой-то планеты, которая почему-то рассыпалась на мелкие осколки (в результате каких-то тектонических процессов – предполагают одни, вследствие недоговоренности и области использовании атомной энергии – утверждают другие).
Представим, что эта разлетевшаяся вдребезги планета была размером с нашу Землю и что количество живого вещества (биомассы) на этой планете было таким же, как и на Земле. В этом случае только около одной десятой процента (по самым оптимистическим оценкам) метеоритов могло бы содержать следы жизни – именно такова доля массы нашей планеты, на которой селится жизнь. Вот и выходит, что вероятность обнаружить в метеорите, который, отметим это, миллионы, а то и миллиарды лет болтался по космическому пространству, подвергаясь разрушающему действию космических лучей и палящему излучению звезд, невелика. Немногим больше, чем на центральной улице нашего города набрести на овощной ларек, в котором продают ананасы, а очереди нет ни одного человека.
Нет, сегодня нельзя, к сожалению (конечно, к сожалению), считать, что в метеоритах были обнаружены следы внеземной жизни.
Но бесспорным фактом остается значительное количество органических веществ в небесных пришельцах. Настолько высокое, что можно признать немало логичного за гипотезой, которая утверждает, что подавляющее большинство первоначального органического вещества на нашу планету было перенесено метеоритами. И следовательно, именно метеоритам обязана Земля возникновением жизни.
Впрочем, метеориты надают не только на нашу планету…
Окончание
…потому что никакую звезду дровами не протопишь. Да, кстати. а если кто-нибудь без моего разрешения начнёт забавляться затмениями…
Занавес
ГЛАВА V
В которой заводится неожиданный разговор об аммиачных красавицах; подвергается сомнению возможность существования парообразных тараканов; цитируются избранные разделы учебника химии планеты Огненная и, наконец, делается заключение о том, что, выходит, без воды… в общем, худо без воды.
Печальная любовь Кея Хокка
И вот уже наш бедный Кей просиживает у телеэкрана все свободное и большую часть не свободного от вахты времени. А корабль тот идет параллельным курсом – сворачивать не сворачивает, но и сближаться не собирается. И красотка на экране не отрываясь смотрит на Кея влажным взором и хлопает ресницами. И к концу недели Кей заявился к капитану и сказал, что хочет отправиться на тот корабль – в качестве, так сказать, посланца Земли, носителя земной цивилизации. А на возможное инфицирование инопланетными бактериями ему, простите, наплевать, потому что без той красотки ему, видите ли, жизнь не в жизнь, но зато смерть в смерть. И тогда старик Бол гаркнул на него так, что стекла в иллюминаторах выгнулись в сторону космоса. А Кей заплакал. И это меня несказанно удивило. Я понял: э-э-э, старина Кей и впрямь втюрился, а кэп Фут махнул рукой и сказал, что видел идиотов, но таких, чтобы убивались из-за красотки с другой планетной системы, да еще из-за такой, с которой познакомился, смешно сказать, только по телевизору, тут уж извините. И разрешил Кею отправляться на тог корабль. Впрочем, кэп не преминул ехидно заметить, что, как на его, кэпов, наметанный взгляд, эта страусовая красотка уже раз пять побывала замужем и у нее, конечно, душ девять детей, мал мала меньше. А кормить их, сопляков, некому, вот красотка и прихлопывает себе ресницами растяп с проходящих кораблей – свои-то небось ее давно раскусили. И еще кэп добавил, что он, капитан Бол Фут, еще больший дурак, чем Кей Хокк, потому что Центр строго-настрого запретил без его санкции вступать в непосредственный контакт с любой цивилизацией, но, с другой стороны, если уж Кей влюбился, то что уж делать, он, капитан, за свою жизнь возился не только с автоматическими навигаторами… А мы уже не слушали кэпа, потому что прильнули к экранам и жадно ждали, как Кей встретится со своей Джульеттой. И Кей ворвался в каюту к своей прелестнице как вихрь. А потом, потом… И я и все. кто стоял со мной у экранов, увидели, как Кей странно втянул ноздрями воздух и вдруг схватился за горло и страшно закашлялся. А красотка тоже сморщилась, как будто увидела не нашего славного Кея, а привидение. И когда спустя полчаса Кей, все еще кашляя и отплевываясь, рассказывал, что от красотки, оказывается, несло густым запахом нашатырного спирта, мы покатывались со смеху. А Кей, беспрестанно нюхая уксус, пояснял нам, что жизнь на той планете, откуда прилетел корабль, видите ли, построена не на воде, а на жидком аммиаке. И я до сих пор сомневаюсь, сказал ли Кей правду, потому что…
[Продолжение на стр. 159]
[Закрыть]
К вопросу об аммиачных красавицах
Сегодня ни один уважающий себя фантаст не изобразит инопланетного жителя иначе, как по образу и подобию человека. Нынче, по описанию мастеров (и подмастерьев) научно-фантастического жанра, абориген планетной системы маленькой звездочки в Гончих Псах, обитатель неуютного Плутона и житель восьмой луны пятой планеты Сириуса отличаются от нас, землян, разве что покроем брюк да линиями вечерних платьев. А ведь еще пяток лет назад по страницам научной и околонаучной фантастики бродили странные создания, что дух захватывал… даже у невозмутимых фантастоманов.
Аммиачные прелестницы, фторидные рыцари и жестокосердные кремниевые завоеватели Вселенной со страниц научной фантастики перекочевали теперь на страницы научных и научно-популярных изданий. Разговор о возможных формах жизни ведется сейчас с горячностью, которая оставляет позади даже такие острые проблемы, как загадки чудовища из якутского озера, поиски Атлантиды или обсуждение вопроса, с какой степенью совершенства можно за две недели выучить во сне японский язык.
Известно, как за последние годы расширилось понятие «жизнь». Удивительно ли, что вослед произошло расширение и понятия «живое вещество», то есть того материала, из которого могут быть построены живые организмы. А следовательно, и расширились возможности моделирования (пусть и умозрительного) тех условий, при которых стало возможно возникновение живого вещества.
Нет, мы сейчас не будем рассматривать во всей полноте проблему происхождения жизни. Здесь пойдет речь об условиях, необходимых для того, чтобы живое вещество возникло. И даже не обо всех условиях, а всего об одном – о растворителе, в котором может возникнуть живое вещество.
Известно, что каждый живой организм (уточним: земной организм) в большей или меньшей степени может рассматриваться как водный раствор. Именно отсюда проистекают различного калибра остроумия шутки, в основе которых лежит факт, что человек на сколько-то там процентов состоит из воды. Но бесспорно одно: все известные нам химические процессы, обеспечивающие жизнедеятельность любого организма, могут быть сведены к химическим реакциям в водных растворах.
Тут возникает вопрос: в какой степени наличие воды следует считать общим, обязательным и непременным условием возникновения и развития живого вещества, а также развития и существования живого организма? Ведь химические процессы могут протекать и в неводных растворах. В конце концов, вода – одна из громадного числа жидкостей. Вот та исходная точка, из которой вырастают сложные построения многих специалистов по внеземным формам жизни, придерживающихся романтического мнения, что разнообразные химические реакции могут протекать, скажем, в жидком аммиаке или в легко сжижающемся фтористом водороде, а поэтому вполне разумно предположить существование аммиачной или фторидной форм жизни.
Итак, нам предстоит выяснить, насколько существенны опасения, что от инопланетянина, которого когда-нибудь повстречают земляне, будет нести густым запахом нашатырного спирта или, что было бы уж совсем неприятно, плавиковой кислоты.
Перевести таракана в пар…
Чтобы быть уверенным, что он будет понят, автор хочет напомнить несколько очевидных истин.
Истина первая. Повторение – мать учения (эта свежая мысль адресуется, впрочем, лишь тем читателям, которые сочтут, что сведения, излагаемые далее, относятся к разряду общеизвестных).
Истина вторая. О каких бы формах жизни ни шла речь, живое вещество должно быть совокупностью сложных молекул. Отважиться на «оживление» кристалла хлористого натрия не решаются даже те отчаянные авторы фантастических рассказов, у которых от знакомства со школьными курсами физики, химии и биологии остались лишь непреходящие чувства тоски и страха. Только сложная молекула способна сохранять «память» о тех воздействиях внешней среды, которая в научных работах называется информацией. Информация в данном случае – не только и даже не столько сведения о том, с каким счетом вчера сыграли «Динамо» со «Спартаком», а вся совокупность взаимодействий растительного или животного организма с окружающей средой.
Но сложные молекулы могут образовываться только из более простых в результате длинного ряда химических реакций, которые привели к образованию живого вещества. Самое интересное, что для нас сейчас (но только сейчас, так сказать, в эту читательскую минуту), в общем-то, несущественно, возникла ли жизнь на Земле или занесена на нашу планету спорами или даже мыслящими существами. Ведь так или иначе хотя бы однажды живое вещество должно было возникнуть самопроизвольно[14]14
Бога нет (примеч. автора).
[Закрыть] в результате последовательных химических превращений.
Истина третья. Сколько-нибудь сложные реакции, приводящие к образованию сложных соединений, могут протекать лишь в растворах или, говоря более общо, в жидкой фазе. Реакции между твердыми (кристаллическими) веществами, во-первых, весьма немногочисленны по сравнению с жидкофазными, а во-вторых, и это самое главное, протекают в сотни, в тысячи раз медленнее, чем реакции в растворах. В самом деле, пусть «сойдутся» два кристаллических соединения, для того чтобы прореагировать друг с другом. Если даже реакция протекает мгновенно, все равно продукта взаимодействия образуется самая малость, потому что этот продукт, образовавшись, преградит доступ реагирующим веществам друг к другу. Чтобы реакция прошла дальше, необходимо, чтобы продукт реакции проследовал (продиффундировал) в глубь каждого из кристаллов, а на его место пришли реагирующие вещества. Диффузия же в кристаллах – процесс настолько медленный, что, существуй наша планета не пять миллиардов лет, а в тысячу раз дольше, все равно этого времени оказалось бы недостаточно, чтобы кристаллы, реагируя друг с другом, образовали живое вещество.
Но ведь возможны еще реакции в газовой фазе – эти уж, как известно, могут протекать очень быстро. Но, увы, возможность образования живого вещества в газовой фазе исключена, потому что…
Истина четвертая… потому что сколько-нибудь сложные соединения не могут существовать в газообразном состоянии. Причина этой нестабильности сложных соединений сурова, драматична и весьма проста. Чем сложнее молекула органического соединения (а самые сложные соединения – органические), тем легче ее «разломать». Дело в том, что по мере усложнения молекулы все меньшая доля энергии приходится на одну химическую связь, в частности на связь между атомами углерода – ту самую связь, благодаря которой и образуются органические соединения и которая обусловливает поразительное разнообразие мира органических соединений.
С другой стороны, чем сложнее химическое соединение, чем более громоздка его молекула, тем выше температура его кипения и тем выше величина удельной энергии испарения (энергии, которую необходимо затратить для перевода одного грамма жидкости в пар). Поэтому у очень сложных соединений энергия испарения превышает удельную энергию связи между отдельными частями молекулы этого соединения, и попытка перевести это соединение в пар (даже при высоком разрежении, когда температура кипения сильно понижается) приводит к драматическому исходу.
В самом деле, можно без труда перевести в пар уксусную кислоту. Но вот перевести в нар таракана, чтобы он при этом остался тараканом, не удалось еще никому, и могу утверждать – и не удастся.
Итак, химические реакции, которые привели к образованию живого вещества, могут протекать лишь в жидкой фазе, в растворе.
Истина пятая. Для того чтобы реакции протекали в растворах, должен быть подходящий растворитель.
Учебник химии планеты Огненная
Автор просит вчитаться в приводимую ниже цитату с максимальным вниманием. Просьба эта вызвана тем, что специалисты-химики, скользнув по цитате взглядом и заметив совсем простенькое уравнение реакции нейтрализации, решат, что здесь ровным счетом ничего нового и, стало быть, ничего стоящего внимания нет. А неспециалисты, которые, боюсь, вынесли еще со школьной скамьи не очень приязненное отношение к химии, постараются пропустить эти «дремучие» подробности. И все же…
«…Таким образом, реакция нейтрализации заключается в том, что кислота, например КОН, взаимодействует с основанием, например НСl, причем это взаимодействие сопровождается образованием соли: KOH + HСl = H2O+KCl».
Нет, в этом отрывке ничего не напутано, и слово «кислота» рядом с химической формулой КОН поставлено не случайно, так же как и слово «основание» – рядом с формулой НСl. Это и не отрывок из фантастической повести, где цитируется отрывок из учебника химии, по которому занимаются аборигены (вернее, аборигенята) планеты Куэк-Уок, что находится в Крабовидной туманности. Не следует думать также, что это выдержка из контрольной работы по химии рвущегося во второгодники семиклассника. Здесь все от первого до последнего слова верно.
Вспомним, как учебник химии (земной, а не куэк-уокский) определяет понятие «кислота»: «Соединение, которое, будучи растворенным в воде, отщепляет катионы водорода Н+». Очень похожими словами учебник дает определение понятия «основание»: «Соединение, которое, будучи растворенным в воде, отщепляет анионы ОН–».
Обратите внимание на то, как настойчиво подчеркиваются в этих формулировках слова «растворенное» и «вода». Случайность? Ну, о случайностях здесь уже столько говорено, что лучше сразу искать причину появления этих слов в определениях самых фундаментальных понятий химии.
«Растворенное»… А затем следует растворять, что сами по себе кислота или основание никаких ионов отщеплять не могут. Вода вступает с претендентами в кислоты и основания в химическое взаимодействие, например HCl + HCl + H2O = H3О+ + Cl– и только это взаимодействие приводит к появлению ионов в растворе. Тут, правда, появляется ион Н3О+ а не Н+. Но и то сказать – существовать ион Н в водном растворе не может. Ведь это не что иное, как «голый» протон. А создаваемое этой элементарной частицей поле имеет такую напряженность, что притягивает к себе молекулу воды, которая очень походит на маленький магнитик. Вот и получается сложная частица H3О+.
«Вода»… Ну, зачем нужна она, это и вовсе непонятно. Ведь кислота – это раствор катионов Н30+, а они могут появиться, естественно, только в водном растворе. Все это так, но почему кислота – это обязательно присоединение протона к молекуле воды? А если к молекуле спирта, эфира, кетона? Пока нет никаких оснований числить способность образовывать растворы кислот только за водой.
Может быть, исключительность воды проявляется в другом? Известно, что даже в совершенно чистой воде часть (правда, очень небольшая) ее молекул диссоциирует на ионы: 2H2O = H3O+ + ОН. Это обстоятельство позволяет предложить новую формулировку понятий «кислота» и «основание»: кислота – соединение, которое в растворе (водном, конечно) отщепляет тот же катион, который образуется при самодиссоциации воды; основание – соединение, которое в растворе отщепляет тот же анион, что и вода.
Приведенное определение позволяет сразу и решительно освободиться от ига воды в теории кислот и оснований. В самом деле, ведь способностью к самодиссоциации обладает множество жидкостей (строго говоря – все жидкости). Вот хотя бы многократно поминавшийся здесь жидкий аммиак. Он самодиссоциирует по уравнению: 2NH3 = NH4– + NH2+.
И из этого простенького уравнения следуют очень важные следствия. Кислотами в жидком аммиаке будут те соединения, которые способны отщеплять тот же катион, что и сам аммиак. Таким образом, хлористый аммоний NH4Cl («нашатырь») в жидком аммиаке – не соль, как в воде, а самая что ни на есть кислота. Раствор же амида калия KNH2 в этом растворителе – основание. И, наконец, вода, растворенная в жидком аммиаке, – самая настоящая соль. К этой теории следует привыкнуть, а привыкнув, каждый признает, что она совершенно строгая, логичная и красивая, а главное, романтичная, потому что дает широкий простор для предположений о различных неводных формах жизни – ведь и в неводных растворителях реакции должны протекать по тем же законам, что и в воде. Правда, эти предположения должны основываться на достаточно хорошем знании законов химии. Иначе…
Иначе можно засомневаться в правильности наблюдений даже такого высокоученого и высокоправдивого автора, как бесстрашный космопутешественник Ийона Тихий, который, посетив планету Огненную, где жизнь построена не на воде, а на жидком аммиаке, отметил, что тамошние жители интересуются видами на урожай нашатыря (публикация проф. А. С. Тарантоги. См. сборник произведений Станислава Лема, изд-во «Молодая гвардия», М., 1965, с. 118). Почтенный капитан Тихий, несомненно, что-то напутал. Мы убедились, нашатырь в жидком аммиаке – это то же, что соляная кислота у нас на Земле. Поэтому он никак не может произрастать, а его могут только производить. По-видимому, Ийона Тихий попал на производственное совещание, где шла речь о перевыполнении плана производства кислоты, а киберпереводчик у космопроходца, как обычно, барахлил.
Теперь вернемся к цитате, с которой начинался этот раздел о кислотах и основаниях. Представим себе, быть может, и не очень привычный для непосвященного, но, в общем, совершенно законный растворитель… расплавленный хлористый калий КCl (температура плавления которого 776 градусов, что никак не может служить препятствием для экспериментов с таким растворителем). В соответствии с введенным только что определением любое соединение, имеющее тот же катион, что и растворитель, то есть катион калия К+, будет в расплавленном хлористом калии кислотой. Есть ли что-либо удивительное и противоречивое в том, что едкое кали KOH в расплавленном KCl – кислота? А обладающий тем же анионом, что и растворитель, НCl есть в КCl основание. Ну, а вода здесь снова выступает в роли соли. Так что ровным счетом ничего необычного в приведенной цитате нет. Конечно, следовало бы сказать с самого начала, что речь идет не о водных растворах, а о растворе в расплавленном хлористом калии, но ведь тогда было бы не так интересно читать. Не так интересно да и не очень понятно без тех разъяснений, которые следовали за цитатой.
Если бы храбрый Ийона Тихий во время своего путешествия на планету Огненную догадался захватить в обратную дорогу огненский учебник химии, то, перелистывая его во время длительного возвращения на Землю, капитан с удивлением обнаружил бы, что в учебнике начисто отсутствует раздел, посвященный основаниям, но зато глава, описывающая кислоты, занимает большую часть учебника.
Герои одного из рассказов И. Ефремова встречаются с разумными существами, постоянная обитель которых – фторидная планета. На этой планете жизнь основана на растворах не в воде, а в жидком фтористом водороде. Так вот, если бы земляне вздумали втолковать фторидцам, что такое кислота, то они встретились бы с полным непониманием. Фторидцы хорошо знакомы с основаниями, но кислоты для них – экзотика, о которой не упоминают и самые подробные энциклопедии фторидной планеты.
Не надо торопиться бросать упрек огнянам в невнимании к одному из важнейших классов соединений – к основаниям. Точно так же нельзя заподозрить фторидцев в пренебрежении к кислотам. Известно, что молекула аммиака жадно притягивает к себе протон – куда энергичнее, чем вода. Поэтому соединения, которые в воде даже и не помышляют быть кислотами, в жидком аммиаке становятся ими. Фтористый водород, напротив, так и стремится навязать кому-либо свой протон, то есть заставляет растворенное вещество выступить в роли основания.
Быть основанием в аммиаке может лишь такое соединение, которое тянет к себе протон более энергично, чем аммиак. А таких соединений известно химикам очень немного, меньше, чем хороших теноров в Большом театре. Поэтому число кислот в жидком аммиаке намного больше числа кислот в воде, зато оснований в нем практически не существует.
Точно так же в жидком фтористом водороде в избытке будут присутствовать основания, но кислот там, можно сказать, не будет вовсе.
Теперь читатель ничуть не удивится, узнав, что в огненском учебнике химии начисто отсутствует и понятие «кислотно-основное взаимодействие». Да, осуществить кислотно-основное взаимодействие в растворителе, в котором все растворенные соединения – кислоты, невозможно.
Автор может добавить, что попытка провести кислотно-основную реакцию в жидком фтористом водороде, где имеются только основания, но почти нет кислот, так же имела бы мало шансов на успех.
Спрашивается: возможны ли разнообразные реакции в сильноосновном либо сильнокислом растворителях? Вопрос не из тех, на которые следует давать ответ. Итак, сформулировано очередное условие, предъявляемое к среде, в которой возможно образование живого вещества.
Оказывается, такой растворитель не должен быть очень кислым или очень основным. Но, с другой стороны, растворитель должен обладать достаточной химической активностью, ибо, как мы видели, коль скоро нет взаимодействия растворенного вещества с растворителем – нет кислот и оснований. Соединения, которые одинаково охотно взаимодействуют и с кислотами и с основаниями, называются амфотерными. Вот и найдено достаточно точное определение того свойства, которым должен обладать «жизненный растворитель»: амфотерность.
Это требование резко сужает круг возможных «жизненных растворителей». Настолько резко, что мажорное определение «множество», которым мы хвалились выше, отмечая количество всевозможных жидкостей, сводится к минорному «небольшое число».
