Жизнь возможна лишь в определенном температурном диапазоне. Но насколько низко может опуститься температура, чтобы полностью исключить существование всего живого? Давайте разберемся!
Абсолютный нуль - теоретически недостижимый предел
Абсолютным нулем называют минимальную температуру, которую теоретически может иметь любое вещество. Согласно современным представлениям, это -273,15°C. Такая температура соответствует полному отсутствию теплового движения частиц.
Впервые задумался об «абсолютном холоде» в начале XVIII века французский физик Гийом Амонтон. Он рассчитал значение примерно -239,5°C. А в 1779 году немецкий ученый Иоганн Ламберт уточнил его до -270°C.
Окончательно значение абсолютного нуля как -273,15°C установил в середине XIX века британский физик Уильям Томпсон, позднее ставший лордом Кельвином. Он же предложил абсолютную температурную шкалу, названную в его честь.
Однако в реальных условиях достичь абсолютного нуля невозможно. Существование предела следует из экстраполяции наблюдаемых явлений. На практике всегда имеется остаточное движение частиц, обусловленное квантовыми эффектами.
Тем не менее, в лабораторных условиях удалось приблизиться к абсолютному нулю на рекордно малое расстояние. Так, в 2021 году немецким и французским физикам удалось охладить газ до 38 пикокельвин (0,000000038К).
Космос - естественная "холодильная камера"
Казалось бы, самые низкие температуры должны наблюдаться в космическом пространстве, вдали от источников тепла. Однако на практике оказывается, что в открытом космосе теплее, чем в самых холодных точках Земли. Причина в том, что весь космос прогрет до 2,725 К реликтовым излучением, оставшимся после Большого взрыва.
Тем не менее, в 1995 году астрономы зафиксировали в одной из туманностей температуру порядка 1K. Это стало возможно благодаря быстрому расширению межзвездного газа, который при этом адиабатически охлаждается.
Что касается планет Солнечной системы, то здесь антирекордсменами холода являются спутник Нептуна Тритон с температурой ниже -237,6°C и карликовая планета Плутон (-230°C).
Рекорды холода на Земле
Абсолютным полюсом холода на нашей планете по праву считается российская антарктическая станция "Восток". 21 июля 1983 года здесь была зафиксирована рекордная температура -89,2°C. Это самая низкая температура из когда-либо зарегистрированных метеостанциями.
Говорят, там каждый вдох приносит боль и нужно быть предельно осторожным, чтобы не отморозить горло и легкие при дыхании. Это намного холоднее, чем в Сибири или на Аляске
В Северном полушарии претендентами на звание самого холодного населенного пункта являются два поселка в Якутии - Оймякон и Верхоянск. Здесь в разные годы фиксировались показатели около -68°C.
Чтобы установить новый температурный рекорд, нужно совпадение нескольких факторов:
- Ясное небо;
- Легкий ветер;
- Крайне сухой воздух (даже малейшая влажность препятствует сильному выхолаживанию).
Изменение климата и повышение содержания парниковых газов в атмосфере в будущем могут затруднить или сделать невозможным повторное достижение столь низких показателей в тех же самых точках Земли.
Выживаемость живых организмов при сверхнизких температурах
Какую минимальную температуру способны переносить живые организмы на Земле? Оказывается, есть виды, устойчивые к экстремальному холоду значительно ниже всего, что когда-либо фиксировалось в природных условиях.
Так, японские ученые выяснили, что пиявки Ozobranchus jantseanus могут находиться при температуре жидкого азота (-196°C) в течение суток, а затем полностью восстанавливать жизнедеятельность после разморозки. Это абсолютный рекорд для всех известных организмов.
Адаптация животных к холоду
Как живые существа приспосабливаются к жизни в суровых условиях вечной мерзлоты и сверхнизких температур? У птиц и млекопитающих для этого существует целый комплекс адаптаций.
- Густой мех или перьевой покров, сохраняющий тепло.
- Замедление обменных процессов и снижение частоты сердцебиения - что позволяет экономить энергию.
- Способность впадать в спячку и понижать температуру тела.
Благодаря таким приспособлениям гуси могут спокойно гулять при -40°C, не испытывая дискомфорта.
Эксперименты по заморозке и оживлению организмов
В лабораторных условиях проводились эксперименты по заморозке и последующему "воскрешению" живых организмов при сверхнизких температурах. Одна из целей таких опытов - проверить возможность криоконсервации человека для последующего оживления.
По словам биофизика Игоря Артюхова, пределом холодоустойчивости для человека можно считать температуру жидкого азота - то есть как раз те же -196°C. Именно выживание при этом значении дает надежду, что криоконсервация людей в принципе осуществима.
Глобальное потепление и перспективы холодных рекордов
Одним из главных факторов изменения климата в сторону потепления является накопление в атмосфере углекислого газа и других парниковых газов в результате хозяйственной деятельности человека. Это влечет за собой и рост влажности воздуха.
Как следствие, вероятность установления новых минимальных температур в прежних рекордных точках Земли с каждым годом снижается. Аномальный холод в таких местах будет все реже и реже, если вообще будет повторяться.
