При каком максимальном давлении теоретически может выжить любая форма жизни?

Трудно сказать, поскольку мы на самом деле не знаем, как материалы взаимодействуют в средах сверхвысокого давления.

К сожалению, это лучший ответ, который мы можем дать на этот вопрос. Например, рассмотрим, вероятно, среду с самым высоким давлением, которая стабильна в течение длительных периодов времени: внутреннюю часть нейтронных звезд.

В коре нейтронной звезды есть тонкий слой обычного вещества, за которым следует слой вырожденного вещества, которое образует множество различных форм, большинство из которых названы в честь разных типов макарон. На самом деле мы не знаем, существуют ли на самом деле предлагаемые формы, которые предсказывают наши модели, поскольку давление внутри нейтронной звезды на десятки порядков выше, чем все, что мы можем создать в лаборатории. Мы также на самом деле не знаем, как они взаимодействуют или какие источники энергии могут существовать в коре нейтронной звезды.

Однако не исключено, что там могла зародиться жизнь. Если есть источники энергии и если сгустки нуклонов могут формироваться в достаточно большие скопления, возможно, что жизнь могла бы развиться, чтобы воспользоваться этими источниками энергии. Если бы жизнь действительно развивалась там, она, вероятно, была бы намного меньше, чем жизнь на Земле, поскольку составляющие ее ядерные агломерации были бы намного меньше, чем молекулы. У него также будет гораздо более короткая продолжительность жизни, поскольку ядерные реакции происходят намного быстрее, чем молекулярные.

Опять же, на самом деле невозможно сказать, могло ли что-то из этого произойти, поскольку мы точно не знаем, как ведет себя материал, из которого состоят нейтронные звезды. Однако если бы это было возможно, то жизнь могла бы сформироваться до давлений, существующих в нейтронных звездах: около$10^{34}$Па.

Это, конечно, на самом деле только верхний предел, если мы предположим, что жизнь не может существовать внутри черных дыр, но теория о том, как материя ведет себя на горизонте событий черной дыры и за его пределами, гораздо более скудна, чем наши знания о материи. в нейтронных звездах.

Ответ Керша, вероятно, лучший в общем случае, но если вас действительно волнует, может ли существо, состоящее из обычной атомной материи, жить в недрах Юпитера и/или Сатурна, следует учитывать и другие ограничения.

Жидкий и сверхкритический водород — довольно хорошие растворители, поэтому вам не обязательно беспокоиться о том, есть ли жидкая вода. Водород остается приемлемой жидкостью-биорастворителем при давлениях, при которых любая вода была бы в твердой кристаллической форме, даже при очень высоких температурах.

Органические молекулы, из которых состоит наша жизнь, склонны разлагаться при высоких температурах, поэтому мы можем захотеть посмотреть на самые высокие давления, которые поддерживают некую плотную жидкую среду при температурах ниже нескольких сотен градусов по Цельсию. В этом случае вы будете рассматривать жидкий или сверхкритический водород при давлении от нескольких сотен до тысячи атмосфер.

Однако, если мы предположим, что другие химические вещества могут создавать жизнь при более высоких температурах, при этом высокие давления не только возможны, но, возможно, даже необходимы для стабилизации твердых компонентов, например, клеточных мембран, тогда остаются доступными жидкие растворители, особенно доступные в этих газовых средах. планеты-гиганты, при гораздо более высоком давлении.

Обратите внимание, что ожидается, что сверхтекучий водород будет существовать на Юпитере и Сатурне примерно до 300 000 атм (или около 32 ГПа), прежде чем перейти в жидкую металлическую фазу. Если ваши существа живут в растворителе жидкого металлического водорода, потенциальное давление становится на несколько порядков выше. Однако, если вы хотите, чтобы наблюдения этих существ были возможны, гораздо лучшим выбором будет основывать их биохимию на сверхкритическом двухатомном водороде, и в этом случае ожидается, что они будут жить при температуре не менее десятков атмосфер, а, вероятно, и сотен атмосфер. Это такая среда, в которой их было бы чрезвычайно трудно наблюдать, но теоретически возможно с реальнымхорошие сосуды под давлением для герметизации ваших камер (и, возможно, людей) при отправке зондов на их родные глубины.

Моя оценка - несколько (1..3) гигапаскалей .

Причина в том, что вода превратится в некую форму льда при таком высоком давлении при температуре, позволяющей земной жизни, см. фазовую диаграмму воды.

Кратковременное выживание даже при более высоком давлении возможно и доказано для наземных растений и животных: они могут выдержать 30-минутное воздействие 7,5 ГПа , что оказалось неожиданным результатом, потому что белок меняет свою конфигурацию при таком высоком давлении, см. этот ответ на biology.se: При каком максимальном давлении растения могут выжить?

Я думаю, вы смотрите на это неправильно. У вас может быть газовый гигант без необходимости иметь дело с экстремальной температурой или давлением.

В то время как в ядрах определенно есть и то, и другое (и почти наверняка они несовместимы с жизнью — я не понимаю, как могут быть сложные структуры в вырожденной материи, а ядра имеют определенную степень вырождения), внешний край атмосферы, очевидно, одновременно очень низкое давление (следующее за вакуумом) и низкая температура (у всех газовых гигантов низкая температура поверхности).

Это означает, что где-то между поверхностью и ядром должны быть места с разумным давлением и должны быть места с разумной температурой, хотя это не доказывает, что и то, и другое будет существовать в одном и том же месте.

Глядя на земную жизнь, становится очевидным, что жизнь может выдерживать довольно широкий диапазон давления - AFIAK, на Земле нет среды с жидкой водой и жизни. Жизнь существует на дне океана. (Там довольно бесплодно из-за нехватки еды, но не совсем бесплодно.)

Таким образом, я считаю практически невозможным отсутствие высоты, на которой может существовать жизнь. Поскольку единственная поверхность газового гиганта будет иметь ужасно высокое давление, эта точка будет находиться где-то в атмосфере.

Вы начнете с микроскопической жизни, которую разбрасывает атмосфера. Некоторым не повезет, они уйдут слишком глубоко и умрут, но до тех пор, пока скорость размножения достаточно высока, это не убьет их. Следующим порядком жизни должен быть очень тонкий воздушный шар из водорода (у него не будет большой плавучести, поскольку он находится в водородно-гелиевой атмосфере). Предположительно высшая жизнь, работающая на парении, могла бы развиться, но пропасть от поплавка до Soarer будет ужасно трудно пересечься. Если удастся преодолеть этот пробел, можно будет даже пойти в разведку. (См. « Сатурн Рух » Роберта Форварда )

Я думаю, что самая большая проблема для такой жизни — получить строительные блоки. Водорода и гелия будет очень много, но больше не так много, и вам в основном нужен углерод, чтобы создать жизнь. (Научно-фантастический запас кремния не работает, по крайней мере, при температурах, близких к земным, хотя, AFIAK, он не был полностью исключен в других температурных областях. Основная проблема заключается в том, что он не любит образовывать комплексы. молекулы.Основой жизни на основе углерода являются длинные цепи атомов углерода с различными прилипшими к ним вещами.В земной химии, по крайней мере, такие цепочки, сделанные из кремния, не работают.В природе вы найдете Si-O-Si цепи типа О, но как только вы добавите свои биты к боковым соединениям, вы создадите молекулу, которая имеет значительно более низкое энергетическое состояние, разделившись и присоединив боковые цепи к кислороду.