М. В. Рагульская –

к.ф.-м.н., ст. науч. сотрудник, отдел физики Солнца и солнечно-земных связей, Институт земного 

магнетизма и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН (Троицк, Москва);  E-mail: ra_mary@mail.ru

Постановка проблемы. Рассматриваются физические условия в ранней Солнечной системе и на Земле, определившие возникновение, отбор и развитие первых живых систем. 

Цель – обзорное рассмотрение роли солнечных, космических и галактических факторов, а также магнитного поля Земли и других защитных оболочек нашей планеты, которые обычно не учитываются при чисто биологическом рассмотрении вопросов о происхождении жизни и развития ранних экосистем.

Результаты. Рассмотрена роль динамики молодого Солнца, космических лучей, магнитных полей и других защитных оболочек Земли в формировании биосферы, «парадокс слабого молодого Солнца» и «геомагнитный парадокс», а также пути их возможного решения. Обсуждены современные модели происхождения жизни и отмечено, что большинство из них применимы не только к Земле, но и к планетам земного типа и планетам с ледяным покрытием поверхности над океанами. Эксперименты по радиационному облучению показывают возможность выживания симбиотических бактериальных биосистем под поверхностью Марса – до 13 млн лет (в латентном состоянии), в метеоритах – до 3 млн лет. Отбор единого генетического кода, древних способов длительного хранения энергии и адаптивных технологий первых живых систем происходил под воздействием космогеофизических факторов. Высказана гипотеза, что запасание энергии в полифосфатах могло обеспечить функционирование первичной биосферы в условиях пониженной светимости молодого Солнца.

Практическая значимость. В настоящее время место поисков жизни (в ее бактериальной форме) значительно расширилось. Колыбелью жизни могут быть как молекулярные галактические облака и протопланетные диски и экзопланеты, так и вулканы и океаны Земли, Марса и малых планет – спутников планет-гигантов, астероиды. Факторами, существенно лимитирующими развитие жизни, являются интенсивность космических лучей, излучения материнской звезды и радиационного излучения газовых планет-гигантов типа Юпитера. Этот вопрос требует дальнейшего экспериментального и теоретического изучения

1. Рагульская М.В. Солнце и биосфера: миллиарды лет вместе. М.: Радиотехника. 2019. 144 с. http://www.izmiran.ru/pub/izmiran/Ragulskaya-Sun-2019.pdf
2. Ксанфомалити Л.В., Зеленый Л.М., Пармон В.Н., Снытнико В.Н. // Успехи физических наук. 2019. Т.189. Вып. 6. С. 403–432.
3. Никитин М. Происхождение жизни: от туманности до клетки. М.: Из-во АНФ. 2016. 540 с.
4. Life and the Universe / Ed. Obridko V., Ragulskaya M. Spbю: BBM. 2017. 333 s. http://www.izmiran.ru/pub/izmiran/Lifen-Universe.pdf
5. Cheptsov V.S. et al. Survivability of Soil and Permafrost Microbial Communities after Irradiation with Accelerated Electrons under Simulated Martian and Open Space Conditions // Geosciences. 2018. № 8. Р. 298–322.
6. Заварзин Г.А., Колотилова Н.Н. Введение в природоведческую микробиологию: Учеб. пособие. М.: Книжный дом «Университет». 2001. 256 с.
7. Солнечно-земная физика – современное состояние и перспективы // Материалы симпозиума «Астрономия–2018. М.: Из-во МГУ. 281 с. 
8. McGuire B.A., Carroll P.B., Loomis R.A., Finneran I.A., Jewell Ph.R., Remijan A.J., Blake G.A. Discovery of the interstellarchiral molecule propylene oxide (CH3CHCH2O) // Science. 2016. V. 352. P. 1449–1484.
9. Fukue T., Tamura M., Kandori R., Kusakabe N., Hough J.H., Bailey J., Whittet D.C.B., Lucas P.W., Nakajima Ya., Hashimoto J. Extended High Circular Polarization in the Orion Massive Star Forming Region: Implications for the Origin of Homochirality in the Solar System // Orig. Life Evol. Biosph. 2010. V. 40. Р. 335–346.
10. Modica P., Meinert C., de Marcellus P., Nahon L., Meierhenrich U.J. Le Sergeant d'Hendecourt L. Enantiomeric Excesses Induced in Amino Acids by Ultraviolet Circularly Polarized Light Irradiation of Extraterrestrial Ice Analogs: A Possible Source of AsymmetryforPrebioticChemistry // The Astrophys. J. 2014. V. 788. Аrticle id. 79. Р. 11–14.
11. Klussmann M., Iwamura H., Mathew S.P., Wells D.H., Pandya U., Armstrong A., Blackmond D.G. Thermodynamic control of asymmetric amplification in amino acid catalysis // Nature. 2006. V. 441. Р. 621–623.
12. Твердислов В.А., Малышко Е.В. О закономерностях спонтанного формирования структурных иерархий в хиральных системах неживой и живой природы // Успехи физических наук. 2019. Т. 189. № 4. С. 375–385. 
13. Стовбун С.В., Скоблин А.А., Занин А.М., Рыбин Ю.М., Агеев И.М., Твердислов В.А. Каплеобразные объекты, окруженные мембраной, концентрирующие вещество среды и коммутирующие посредством струн, в гомохиральных растворах // Вестник Московского государственного областного университета. Сер. Естественные науки. 2012. № 1. С. 75–81.
14. Mulkidjan A.Y.. Galperin M.Y. On the origin of life in the Zinc world: 1. Photosynthesizing, porous edifices built of hydrothermally precipitated zinc sulfide as cradles of life on Earth // Biology direct. 2009. V. 4. P. 27–66.
15. Martin W., Rassel M. On origin of biochemistry at an Alkaline Hydrothermal Vent // PTRC. Biological science. 2007.  V. 362. № 486. Р. 887−925.
16. Benner S. et al. Is there a common chemical model for life in Universe? // Chemical biology. 2004. V. 8. № 6. Р. 672−689.
17. Weiss B., Kirshchink J. Mars, panspermia and origin life // Palaeontologia electronika. 2001. V. 4. № 2. Р. 8−15.
18. Уорд П., Киршвинк Д. Новая история происхождения жизни на Земле. СПБ: Питер Пресс. 2016. 463 с.
19. Batygin K., Laughlin G. Jupiter’s Decisive Role in the Inner Solar System’s Early Evolution. 2015. ArXiv:1503.06945v2 [astro-ph.EP]. P. 1–5.
20. Ragulskaya M. V., Obridko V.N. The sun and the biosphere: the paradoxes of 4 billion years of coexistence // Радиофизика и радиоастрономия. 2017. Т. 22. № 4. C. 276–283.
21. Atri D., Melot A. Cosmic rays and Terrestrial Life: a Brief Review // Astroparticle Physics. 2014. V. 53. P. 186–190.
22. Mironova I.A. et al. Effects of the solar wind and interplanetary disturbances on the Earth's atmosphere and climate // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 2016. V 149. Р. 146–150.
23. Tarduno et al. A Hadean to Paleoarchean geodynamo recorded by single zircon crystals // Science. 2015. V.349. P. 521–524.
24. Starchenko S.V., Pushkarev Y.D. Magnetohydrodynamic scaling of geodynamo and planetary protocore concept // Magnetohydrodynamics. 2013. V.49. № 1. P. 35–42.
25. Shematovich V.I., Ionov D.E., Lammer H. Heating efficiency in hydrogen-dominated upper atmospheres Astron // Astrophys. 2014. V. 571. A94. P. 1–7. 
26. Hamano K., Abe Y., Genda H. Emergence of two types of terrestrial planet on solidification of magma ocean // Nature. 2013. № 497(7451). P. 607–610.
27. Pipin V.V. Non-linear regimes in mean – field full – sphere dynamo // Monthly Notices Roy. Astron. Soc. 2017. V. 466.  № 3. P. 3007.3020.
28. Pognan Q., Garraffo C., Cohen O., Drake J.J., Kota J. The Solar Wind Environment in Time // The Astrophysical Journal. 2018. V. 856. P. 1–18.
29. Гурфинкель Ю.И. Ишемическая болезнь сердца и солнечная активность. М.: Эльф-3. 2004. 168 с.
30. Belisheva N.K., Lammer H. at al. The effect of cosmic rays on biological systems // ASST. 2012. № 8. P. 7–17 (www.astrophys-space-sci-trans.net/8/7/2012/doi:10.5194/astra-8-7-2012).
31. Gromozova E. at al. Cosmic rays as bio-regulator of deep time terrestrial ecosystems // Sun and Geosphere. 2012. № 7(2). P. 117–120.
32. Ragul’skaya M.V., Rudenchik E.A., Chibisov S.M., Gromozova E.N. Effects of Space Weather on Biomedical Parameters during the Solar Activity Cycles 23–24 // Bulletin of Experimental Biology and Medicine. June 2015. V. 159. Is. 2. P. 269– 272 (http://link.springer.com/article/10.1007/s10517-015-2939-0).