где - начальная микробная популяция, - время, необходимое для уменьшения популяции на 90 % при температуре Т и температурном коэффициенте
, - средняя величина популяции в течение времени нагревания.
Другими факторами, определяющими эффективность процесса тепловой стерилизации, являются термодинамические характеристики космического аппарата, температура окружающей среды, число подлежащих стерилизации микроорганизмов и характер распределения микроорганизмов по поверхности аппарата.
Сочетание тепловой стерилизации и радиации во время сборки космического аппарата имеет преимущества, поскольку компоненты аппарата подвергаются воздействию меньших температур, чем только при одной тепловой стерилизации, и меньшей радиации, чем во время одного только облучения.
Самостерилизующийся материал содержит ингредиенты, токсичные для бактерий. При стерилизации космического аппарата очень часто возникают трудности, связанные с тем, что определенные материалы не могут выдержать обеспечивающие необходимую стерильность дозы радиации или температуры. В связи с этим самостерилизующиеся материалы значительно интересны для целей космических полетов, что следует иметь ввиду при выборе материалов для космических полетов.
Успех мероприятий по борьбе с загрязнением определяется количеством микроорганизмов, особенно бактериальных спор, оставшихся внутри и на поверхности космического аппарата. Хотя этот критерий применяется и в других областях, стерилизация космических аппаратов представляет проблему уникального плана. На космическом аппарате нельзя взять большое количество проб на стерильность, так как увеличение числа проб может привести к загрязнению и нарушению конструкции. Методы выявления аэробных и анаэробных микроорганизмов и спор приведены на рис.
Большинство методов выявления спор включает нагревание микробной суспензии до высева на среды. Эта процедура называется тепловой обработкой.
Методика определения анаэробных микроорганизмов такая же, как и для выявления аэробных, за исключением того, что культуры инкубируются в первом случае в строго анаэробных условиях. Однако исследования показали, что строгие анаэробы на космическом аппарате встречаются в очень небольших количествах (следовательно, используются редко).
В соответствии полетного проекта требованиям ПК дает возможность каждому государству, осуществляющему космические полеты, заверить соответствующие организации, что биологический карантин соблюдается и что в результате этих полетов планеты будут сохранены как биологические заповедники для дальнейших научных исследований. Только при соблюдении самых строгих мер, какими сложными они не были, планеты будут оставаться нетронутыми в ожидании будущих исследований. До того времени, когда человек высадится на эти планеты и сможет использовать в своих нуждах. Но это будет при условиях, когда человечество сможет продолжать изучение космического пространства с уверенностью, что не существует угрозы необратимого загрязнения планет, то есть до времени, пока результаты исследований космического пространства не подтвердят возможности снятия карантина.
Практический обзор поиска и исследований внеземных форм жизни.
В предыдущих главах рассмотрены теоретические аспекты проблемы поиска и исследований внеземных форм жизни, теперь рассмотрим практическое решение этого вопроса. Хотя с момента полета первого человека в космос не прошло и 35 лет, но у ученых появилось столько новой информации о телах Солнечной системы, сколько ее не было за века исследований до этого, причем во много раз больше. Поток такой информации связан с наличием у современной науки таких помощников, как АБЛ (о них говорилось выше). Именно они своей работой на данный момент смогли заменить человека при исследовании планет Солнечной системы, где могла бы быть жизнь.
Нельзя забывать того, что если существующая где - то живая материя имеет иную качественную и структурную химическую организацию и, следовательно, в процессах питания, дыхания и выделения участвуют совершенно другие вещества, положительный ответ автоматических аппаратов, работающих по программе земных критериев, вообще не может быть получен.
Для решения задач обнаружения жизни вне Земли нужна правильная постановка вопросов (с учетом выше сказанного), которые можно разбить на три большие группы:
Обнаружение на планетах химических соединений, подобных аминокислотам и белкам, которые обычно связываются с жизнью на Земле.
Обнаружение признаков обмена веществ - поглощаются ли питательные вещества земного типа внеземными формами.
Обнаружение форм жизни, подобных земным животным, отпечатков жизненных форм в виде ископаемых или признаков цивилизации.
Хотя жизнь теоретически возможна на любой из планет, на их спутниках и на астероидах, наши возможности пока ограничены (в посылке аппаратуры) Луной, Марсом и Венерой.
Большинство ученых считают Луну абсолютно “мертвой” (отсутствие атмосферы, различные излучения, не встречающие препятствия на пути к поверхности, большие перепады температуры и т. д.). Однако некоторые формы могут жить в тени кратеров, особенно если, как показывают последние наблюдения и исследования, там все еще протекает вулканическая деятельность с выделением тепла, газов и водяных паров. Вполне возможно, что, если жизни на Луне нет, то она может быть уже заражена, при несоблюдении ПК (хотя есть данные, показывающие обратное), земной жизнью после прилунения на ней космических аппаратов и кораблей и, возможно, метеоритами, если они могут явиться переносчиками жизни.
Венера также, по - видимому, безжизненна, но по другим причинам. Согласно измерениям температуры на поверхности Венеры слишком высоки для жизни земного типа, а ее атмосфера также негостеприимна. Учеными обсуждалось немало идей на эту тему. Авторы работ по данной теме касались возможности существования биологически активных форм как на поверхности, так и в облаках. В отношении поверхности можно утверждать, что большинство органических молекул, входящих в состав биологических структур, испаряются при температурах, намного меньших 5000С, в протеины изменяют свои естественные свойства. К тому же на поверхности нет жидкой воды. Поэтому земные формы жизни, по - видимому, можно исключить. Довольно искусственными представляются другие возможности, включающие своего рода “биологические холодильники” или структуры на основе кремнийорганических соединений (как уже упоминалось выше).
Значительно более благоприятным представляются условия в облаках, соответствующие земным на уровне около 50 - 55 км. над Землей, за исключением преобладающего содержания СО2 и практического отсутствия О2 и 2.
Тем не менее о облаках имеются условия для образования фотоаутотоф. Однако в условиях атмосферы существенная трудность связана с удержанием таких организмов вблизи уровня с благоприятными условиями, так чтобы они не увлекались в нижележащую горячую атмосферу. Чтобы обойти эту трудность, Моровиц и Салан выдвинули предположение в венерианских организмах в форме изопикнических баллонов (фотосинтетических), заполняемых фотосинтетическим водородом.
Это все пока только гипотезы, едва ли они могут рассматриваться как с точки зрения возникновения жизни в облаках, так и своего рода “остатков” биологических форм, некогда существовавших на планете. Конечно, это не исключает того, что в определенный период своей истории Венера обладала значительно более благоприятными условиями, пригодными для проявления биологической активности.
Спецификой эволюции, особенностями теплообмена, природой облаков, характером поверхности далеко не исчерпываются проблемы Венеры, продолжающей, несмотря на огромные успехи, достигнутые за последние годы, в ее изучении, по праву сохранять за собой название планеты загадок.
Раскрытие этих загадок, несомненно, обогатит как планетологию, так и другие науки новыми фундаментальными открытиями. Мощность газовой оболочки, своеобразный тепловой режим, необычность собственного вращения и другие особенности резко выделяют Венеру из семьи планет Солнечной системы. Что породило такие необычные условия? Является ли атмосфера Венеры “первичной”, свойственной молодой планете, или такие условия возникли позже, в результате необратимых геохимических процессов, обусловленных близостью Венеры к Солнцу, - эти вопросы заслуживают самого пристального внимания и требуют дальнейших всесторонних исследований, вплоть до пилотируемого полета к столь интересной планете (рис. )
Самая исследуемая сейчас планеты, на которой ведутся поиски, - Марс, но не все ученые соглашаются с тем, что на ней могут существовать какие - то формы жизни, некоторые считают Марс необитаемым. С учетом этого остановимся на этой планете подробней. Аргументы против жизни на Марсе убедительны и хорошо известны, приведем некоторые.