Почему вода так необходима для жизни?

Вода встречается повсюду на Земле, от полярных ледяных шапок до дымящихся гейзеров. И где бы ни текла вода на этой планете, вы можете быть уверены, что найдете жизнь.

"Когда мы находим воду на Земле, мы обнаружили микробов, которые нашли способ жить", - сказал Брайан Глейзер, океанограф из Гавайского университета в Маноа, который изучал астробиологию.

Вот почему девизом НАСА в поисках внеземной жизни было "следуй за водой".

28 сентября 201 года ученые НАСА объявили, что нашли воду на Марсе: темные полосы, которые ученые более десяти лет наблюдали сезонно на изображениях Красной планеты, свидетельствуют о проточной воде, как показывают новые исследования. Хотя соленые потоки могут быть слишком полны солей на основе хлора, чтобы поддерживать жизнь, они повышают вероятность того, что на Марсе может быть жизнь прямо сейчас, считают исследователи.

Но почему именно вода является такой важной молекулой для жизни?

Оказывается, несколько химических свойств воды делают ее незаменимой для живых существ. Вода не только может растворять практически все, но и является одним из немногих материалов, которые могут существовать в твердом, жидком и газообразном состоянии в относительно узком диапазоне температур.

По сути, вся жизнь на Земле использует мембрану, которая отделяет организм от окружающей среды. Чтобы остаться в живых, организм усваивает важные материалы для производства энергии, одновременно выводя токсичные вещества, такие как отходы жизнедеятельности.

В этом отношении вода необходима просто потому, что она находится в состоянии жидкости при земных температурах. Поскольку вода течет, она обеспечивает эффективный способ переноса веществ из клетки в окружающую среду клетки. Напротив, получение энергии из твердого вещества - гораздо более сложная перспектива , хотя есть микробы, которые едят камень, сказал Глейзер.

Но другая часть уравнения — то, что вода может переносить предметы в клетку и из нее, — связана с уникальной химической конфигурацией воды.

Скромная молекула воды состоит из двух атомов водорода, связанных с атомом кислорода.

"То, как они связаны друг с другом, делает воду замечательным универсальным растворителем", а это означает, что почти каждое вещество может растворяться в воде, - сказал Глейзер в интервью Live Science.

Это потому, что молекула имеет полярность, то есть атомы водорода имеют тенденцию собираться на одной стороне молекулы, создавая положительную область, в то время как конец кислорода имеет отрицательный заряд. Положительный конец водорода имеет тенденцию притягивать отрицательные ионы, в то время как отрицательная область притягивает положительные ионы.

Вода, обладающая удивительными растворяющими свойствами, является идеальной средой для передачи веществ, таких как фосфаты или ионы кальция, в клетку и из нее.

Сосотояния воды

Еще одной особенностью воды является то, что она может действовать как твердое вещество, жидкость и газ в диапазоне температур, которые встречаются на Земле. Другие молекулы, которые были идентифицированы как хорошие кандидаты для поддержания жизни, как правило, являются жидкими при температурах или давлениях, которые были бы непригодны для большинства известных форм жизни, сказал Глейзер.

Тот факт, что вода может находиться во всех трех состояниях в относительно узком диапазоне давлений, создает множество возможностей для процветания жизни.

"Все три состояния воды, доступные на нашей планете, создают прекрасное разнообразие мест обитания и микроклимата", - сказал Глейзер.

Вода - колыбель жизни

Вода может быть чем-то большим, чем просто жидкостью, способствующей основным жизненным процессам. Она также могла быть защитной колыбелью, которая несла строительные блоки жизни на Землю, сказал Ральф Кайзер, физический химик-экспериментатор из Гавайского университета в Маноа, который имеет опыт исследований в области астрохимии.

Одна из теорий возникновения жизни на Земле, называемая панспермией, утверждает, что ледяные кометы врезались в Землю, неся крошечные органические молекулы, которые образовали предшественников жизни. Но путешествие в космосе - это суровое путешествие с ужасающими уровнями радиации, которые обычно разрушают эти тонкие молекулы, сказал Кайзер.

Однако в своей твердой форме вода могла бы обеспечить способ защиты этих молекул от радиации, предположил Касье.

"Одна из возможностей заключается в том, что, поскольку строительные блоки заморожены в воде, вокруг них есть защитная оболочка, которую можно доставить", - сказал Кайзер в интервью Live Science.

Ученые также изучают другие жидкости, которые могли бы играть аналогичную роль в качестве универсального растворителя и транспортной среды. Некоторые из главных претендентов - аммиак и метан. Аммиак, как и вода, представляет собой полярную молекулу, которая относительно распространена во Вселенной, но ученые нигде в солнечной системе не обнаружили крупных скоплений аммиака.

Метан не полярный, но он может растворять многие другие вещества. Однако, в отличие от воды, метан становится жидким только при очень низких температурах: минус 182 градуса по Цельсию.

На Титане, одиз спутников Сатурна есть большие озера жидкого метана и этана", - сказал Маккей, один , в электронном письме Live Science. "Таким образом, большой интерес вызывает вопрос о том, может ли жизнь использовать жидкий метан / этан".

Livescience 29 Sep 2015