Есть ли жизнь во Вселенной?
Человечество веками всматривалось в небеса в надежде найти собратьев по разуму. В XX столетии ученые перешли от пассивного созерцания к активному поиску жизни на планетах Солнечной системы и посылке радиосообщений в наиболее любопытные участки звездного неба, а некоторые автоматические межпланетные станции, доведя до конца свою исследовательскую миссию внутри Солнечной системы, понесли послания землян во Вселенную.
Для людей невероятно важен поиск себе подобных в бескрайних просторах космоса. Это – одна из первостепенных задач, человечества. На сегодняшний день предпринимаются лишь первые и, вероятно, малоэффективные шаги на долгом пути к инопланетным цивилизациям. Однако, есть еще вопрос о реальности самого объекта поисков. К примеру, известный ученый и мыслитель XX столетия И.С.Шкловский в своей книге «Вселенная, жизнь, разум» весьма аргументированно обосновал гипотезу, по которой человеческий разум, может быть, уникален не только в нашей Галактике, но и во всей Вселенной. Больше того, Шкловский сказал о том, что и сами контакты с иным разумом, возможно, принесут людям мало пользы.
Вероятность достичь далеких галактик продемонстрируем на таком примере: если бы во время зарождения цивилизации с нашей планеты стартовал туда космический корабль со скоростью света, то в наши дни он был бы в самом начале пути. И даже если в ближайшие 100 лет космические технологии достигнут околосветовых скоростей, на полет до ближайшей туманности Андромеды будет необходимо топлива в сотни тысяч раз больше полезной массы космического корабля.
Но даже на таких фантастических скоростях и совершенной медицине, способной ввести человека в состояние анабиоза и благополучно вывести из него, для самого короткого знакомства с одной лишь ветвью нашей Галактики уйдут тысячелетия, а увеличивающиеся темпы научно-технического прогресса попросту ставят под сомнения практическую пользу такого рода экспедиций.
На сегодняшний день астрономы уже открыли миллиарды миллиардов галактик, в которых находятся биллионы звезд, а ведь ученый мир допускают существование иных вселенных с другим набором параметров и законов, в которых может существовать жизнь, абсолютно непохожая на нашу. Интересно, что некоторые из сценариев развития Вселенной как Мультиуниверсума, который состоит из множества миров, предполагают, что их количество стремится к бесконечности. Но в таком случае, вопреки мнению Шкловского, вероятность того что инопланетный разум существует будет стремиться к 100 %!
Вопрос внеземных миров и установления контактов с ними составляет основу многих международных научных проектов. Выясняется, это одна из сложнейших проблем, которые когда-то стояли перед научным миром. Предположим, на каком-то космическом теле появились живые клетки (мы уже знаем, что в общепризнанных теориях такого явления пока еще нет). Для дальнейшего существования и эволюции, превращения такого рода «зерен жизни» в разумные существа понадобятся миллионы лет при условии сохранения некоторых обязательных параметров.
Удивительное и, судя по всему, редчайшее явление жизни, не говоря уже о разуме, может зародиться и развиваться лишь на планетах вполне определенного типа. И не следует забывать, что этим планетам необходимо вращаться вокруг своей звезды по определенным орбитам – в так называемой зоне жизни, благоприятной по температурному и радиационному режиму для живой среды. К сожалению, в наше время поиск планет у соседних звезд является труднейшей астрономической задачей.
Несмотря на стремительное развитие орбитальных астрономических обсерваторий, наблюдательных данных о планетах других звезд пока не хватает для подтверждений тех или других космогонических гипотез. Некоторые из ученых считают, что процесс формирования нового светила из газопылевой межзвездной среды почти неизбежно ведет к образованию планетных систем. Другие полагают образование планет земного типа довольно редким явлением. В этом их поддерживают и имеющиеся астрономические данные, ведь подавляющее количество открытых планет составляют так называемые «горячие юпитеры», газовые гиганты, которые порой в десятки раз превышают по размеру и массе Юпитер и вращаются очень близко к своим звездам на высокой орбитальной скорости.
На данный момент планетные системы открыты уже у сотен звезд, но при этом зачастую приходится использовать только косвенные данные об изменениях движения звезд, без прямого визуального наблюдения планет. И все-же, если принять во внимание очень осторожный прогноз, что планеты земного типа с твердой поверхностью и атмосферой появляются в среднем у одной из ста миллионов звезд, то только в нашей Галактике их количество будет превышать тысячу. Тут возможно добавить и вероятность возникновения экзотических форм жизни на умирающих звездах, когда внутренний ядерный реактор останавливается и поверхность начинает остывать. Такого рода удивительные ситуации уже рассматривались в произведениях классиков научно-фантастического жанра Станислава Лема и Ивана Антоновича Ефремова.
Тут мы подходим к самой сути проблемы внеземной жизни.
У нас в Солнечной системе «зону жизни» занимают лишь три планеты – Венера, Земля, Марс. Причем орбита Венеры проходит около внутренней границы, а орбита Марса – около внешней границы зоны жизни. Планете Земля повезло, на ней нет высокой температуры Венеры и страшного холода Марса. Последние межпланетные полеты роботов-марсоходов показывают, что и на Марсе когда-то было теплей, а также была вода в жидком состоянии. И возможно, что следы марсианской цивилизации, так многократно и красочно созданные фантастами, когда-то удастся обнаружить космическим археологам.
К сожалению, пока ни экспресс-анализы марсианской почвы, ни бурение пород не выявили следов живых организмов. Ученые в надежде, что ситуацию может прояснить готовящаяся международная экспедиция обитаемого космического корабля на Марс. Она может состояться в первой четверти нашего века.
Итак, жизнь может появиться далеко не во всех звездных системах, и одно из обязательных условий это стабильность излучения звезды на отрезках в миллиарды лет и наличие у нее планет в зоне жизни.
А возможно ли достоверно оценить время первого зарождения жизни во Вселенной?
И понять, произошло ли это раньше или позже, чем на Земле?
Что бы ответить на такие вопросы нам необходимо в очередной раз вернуться к истории мироздания, к таинственному моменту Большого взрыва, когда вся материя Вселенной сгруппировалась «в одном атоме». Напомним, что произошло это около 15-ти миллиардов лет назад, когда плотность вещества и его температура стремились к бесконечности. Первичный «атом» не выдержал и разлетелся, образовав сверхплотное и очень горячее расширяющееся облако. Как и при расширении любого газа, его температура и плотность начали падать. Потом из него сформировались и все наблюдаемые космические тела: галактики, звезды, планеты, их спутники.
Осколки Большого взрыва разлетаются и сейчас. Мы живем в постоянно расширяющейся Вселенной, не замечая этого. Галактики разлетаются друг от друга, как цветные точки на надуваемом шарике. Мы даже сможем оценить, до какой степени расширился наш мир после сверхмощного импульса Большого взрыва, – если принять, что самые быстрые «осколки» двигались со скоростью света, то получаем радиус Вселенной порядка 15 миллиардов световых лет.
Световой луч от светящегося объекта на самом краю нашего облака должен миллиарды лет преодолевать расстояние от своего источника до Солнечной системы. И самое любопытное, что он справляется с этой задачей, не растеряв по пути световую энергию. Космические орбитальные телескопы уже позволяют его уловить, измерить, исследовать.
В современной науке принято считать, что Фаза химической и ядерной эволюции Вселенной, подготовившая возможность появления жизни, заняла не менее 5-ти миллиардов лет. Допустим, что время биологической эволюции хотя бы в среднем на других звездах того же порядка, что и на нашей планете, то есть около пяти миллиардов лет. И выходит, что самые ранние внеземные цивилизации могли появиться около пяти миллиардов лет тому назад! Такие оценки попросту ошеломляют! Ведь земная цивилизация, если даже брать отсчет от первых проблесков разума, существует лишь несколько миллионов лет. Если же считать от появления письменности и развитых городов, то ее возраст насчитывает порядка 10 000 лет.
Следовательно, если предположить, что первые из появившихся цивилизаций преодолели все кризисы и благополучно дошли до наших дней, то они впереди нас на миллиарды лет! За это время они могли совершить многое: колонизировать звездные системы и повелевать ими, победить болезни и почти достичь бессмертия.
Но тут же возникают вопросы.
А надо ли человечеству контакт с инопланетным разумом? И если да, то как его установить? Удастся ли понять друг друга, обменяться информацией? Из всего сказанного можно уяснить суть проблемы внеземных цивилизаций. Это запутанный клубок из взаимосвязанных вопросов, на большинство из которых пока удовлетворительного ответа нет.
Рассматривая вопросы о живых инопланетных существах, Айзек Азимов писал, что на Земле существует лишь одна форма живых существ, и в ее основе, от простейшего вируса до огромного кита или красного дерева, лежат белки и нуклеиновые кислоты. Все эти живые существа используют одни и те же витамины, в их организмах происходят одинаковые химические реакции, энергия высвобождается и используется одинаковым способом. Все живое движется одним и тем же путем, как бы ни различались между собой в подробностях разные биологические виды. Жизнь на Земле зародилась в море, и живые существа состоят ровно из тех химических элементов, которые в изобилии представлены (или были представлены) именно в морской воде. Химический состав живых существ не содержит никаких таинственных ингредиентов, никаких редких, «волшебных» первоэлементов, для обретения которых понадобилось бы очень маловероятное совпадение.
На любой планете с массой и температурой как у нашей планеты также следует ожидать наличия океанов из воды с раствором того же типа солей. Соответственно, и зародившаяся там жизнь будет иметь химический состав, сходный с земной живой материей. Может ли из этого следовать, что и в дальнейшем своем развитии эта жизнь будет повторять земную?
Вот тут точно уверенными быть нельзя. Из одних и тех же химических элементов возможно собрать множество разных сочетаний. Не исключено, что в молодости нашей планеты, на самой заре зарождения жизни, в первобытном океане плавали тысячи принципиально самых различных живых Форм. Предположим, что одна из них победила все остальные в конкурентной борьбе, и тут уже нельзя отрицать вероятность того, что это могло произойти по чистой случайности. А теперь единственность ныне существующей жизни может натолкнуть нас на ложный вывод, что именно такое строение живой материи является неизбежным.
Выходит, на любой планете, похожей на Землю, химическая основа жизни, скорей всего, будет такой же, как и на нашей планете. Оснований считать иначе у нас нет. Больше того, весь ход эволюции в целом должен быть таким же. Под давлением естественного отбора все доступные регионы планеты будут заполняться живыми существами, обретающими необходимые способности для адаптации к местным условиям. На нашей планете после зарождения жизни в море постепенно произошла колонизация пресных вод существами, способными сохранять соль, колонизация суши существами, способными сохранять воду, и колонизация воздуха существами, развившими способность к полету.
И на другой планете все должно произойти по такому же сценарию. Ни на одной планете земного типа летающее существо не сможет вырасти больше определенных размеров, так как его должен держать воздух; морское существо должно или иметь обтекаемую Форму, или передвигаться медленно, и т. п.
Так что вполне разумно ожидать от инопланетных живых существ появления у них знакомых нам черт – попросту из соображений рациональности. Двусторонняя симметрия «право-лево» также должна иметь место, как и наличие отдельно вынесенной головы с размещением там мозга и органов чувств. Среди последних обязательно должны быть световые рецепторы, подобные нашим глазам. Более активные живые формы так же должны употреблять в пищу растительные формы, и весьма вероятно, что инопланетяне, также, как мы, дышат кислородом – или поглощать его каким-то другим способом.
Короче говоря, инопланетяне не могут быть абсолютно непохожими на нас. Несомненно, впрочем, что в конкретных подробностях они будут от нас разительно отличаться: кто мог бы предсказать, скажем, облик утконоса до того как была открыта Австралия или внешний вид глубоководных рыб до того, как люди смогли достичь глубин где они обитают?
В 2005 году Хизер Смит из Международного космического университета в Страсбурге и Крис Маккей из Исследовательского центра Эймса в NASA подготовили документ, рассматривающий возможность существования жизни на базе метана, так называемых метаногенов. Такие формы жизни могли бы потреблять водород, ацетилен и этан, выдыхая метан вместо углекислого газа.
Это могло бы сделать возможными зоны обитаемости жизни в холодных мирах вроде луны Сатурна Титан. Подобно Земле, атмосфера Титана представлена по большей части азотом, но смешанным с метаном. Титан также единственное место в нашей Солнечной системе, кроме Земли, где присутствуют большие жидкие водоемы - озера и реки из этано-метановой смеси. (Подземные водоемы также присутствуют на Титане, его сестринской луне Энцелад, а также на спутнике Юпитера Европе). Жидкость считается необходимой для молекулярных взаимодействий органической жизни и, конечно, основное внимание будет сосредоточено на воде, но этан и метан также позволяют таким взаимодействиям осуществляться.
Миссия NASA и ESA «Кассини-Гюйгенс» в 2004 году наблюдала грязный мир с температурой -179 градусов по Цельсию, где вода была твердой как камень, а метан плыл по речным долинам и бассейнам в полярные озера. В 2015 году команда инженеров-химиков и астрономов Корнелльского университета разработала теоретическую клеточную мембрану из небольших органических соединений азота, которые могли бы функционировать в жидком метане Титана. Они назвали свою теоретическую клетку «азотосомой», что в буквальном переводе означает «азотное тело», и она обладала такой же стабильностью и гибкостью, что и земная липосома. Самым интересным молекулярным соединением была акрилонитриловая азотосома. Акрилонитрил, бесцветная и ядовитая органическая молекула, используется для акриловых красок, резины и термопластмассы на Земле; также его нашли в атмосфере Титана.
Последствия этих экспериментов для поисков внеземной жизни сложно переоценить. Жизнь не только потенциально могла развиться на Титане, но ее еще и можно обнаружить по водородным, ацетиленовым и этановым следам на поверхности. Планеты и луны, в атмосферах которых преобладает метан, могут быть не только вокруг подобных Солнцу звезд, но и вокруг красных карликов в более широкой « ». Если NASA запустит Titan Mare Explorer в 2016 году, уже в 2023 году мы получим подробную информацию о возможной жизни на азоте.
Жизнь на основе кремния
Жизнь на основе кремния - это, пожалуй, самая распространенная форма альтернативной биохимии, любимой популярной наукой и фантастикой - вспомните хорта из «Звездного пути». Эта идея далеко не нова, ее корни уходят еще в 1894 году: «Какое фантастическое воображение могло бы разыграться из такого предположения: представим кремниево-алюминиевые организмы - или, может, сразу кремниево-алюминиевых людей? - которые путешествуют через атмосферу из газообразной серы, положим так, по морям из жидкого железа температурой в несколько тысяч градусов или вроде того, чуть выше температуры доменной печи».
Кремний остается популярным именно потому, что очень похож на углерод и может образовывать четыре связи, подобно углероду, что открывает возможность создания биохимической системы полностью зависимой от кремния. Это самый распространенный элемент в земной коре, если не считать кислород. На Земле есть водоросли, которые включают кремний в свой процесс роста. Кремний играет вторую после углерода роль, поскольку тот может образовывать более стабильные и разнообразные комплексные структуры, необходимые для жизни. Углеродные молекулы включают кислород и азот, которые образуют невероятно крепкие связи. Сложные молекулы на основе кремния, к сожалению, имеют тенденцию распадаться. Кроме того, углерод чрезвычайно распространен во Вселенной и существует миллиарды лет.
Едва ли жизнь на основе кремния появится в окружении, подобном земному, поскольку большая часть свободного кремния будет заперта в вулканических и магматических породах из силикатных материалов. Предполагают, что в высокотемпературном окружении все может быть по-другому, но никаких доказательств пока не нашли. Экстремальный мир вроде Титана мог бы поддерживать жизнь на основе кремния, возможно, вкупе с метаногенами, так как молекулы кремния вроде силанов и полисиланов могут имитировать органическую химию Земли. Тем не менее на поверхности Титана преобладает углерод, тогда как большая часть кремния находится глубоко под поверхностью.
Астрохимик NASA Макс Бернштейн предположил, что жизнь на основе кремния могла бы существовать на очень горячей планете, с атмосферой богатой водородом и бедной кислородом, позволяя случиться комплексной силановой химии с обратными кремниевыми связями с селеном или теллуром, но такое, по мнению Бернштейна, маловероятно. На Земле такие организмы размножались бы очень медленно, а наши биохимии никак бы не мешали друг другу. Они, впрочем, могли бы медленно поедать наши города, но «к ним можно было бы применить отбойный молоток».
Другие биохимические варианты
В принципе, было довольно много предложений касательно жизненных систем, основанных на чем-то другом, помимо углерода. Подобно углероду и кремнию, бор тоже имеет тенденцию образовывать прочные ковалентные молекулярные соединения, образуя разные структурные варианты гидрида, в которых атомы бора связаны водородными мостиками. Как и углерод, бор может связываться с азотом, образуя соединения, по химическим и физическим свойства подобным алканам, простейшим органическим соединения. Основная проблема с жизнью на основе бора связана с тем, что это довольно редкий элемент. Жизнь на основе бора будет наиболее целесообразна в среде, температура которой достаточно низка для жидкого аммиака, тогда химические реакции будут протекать более контролируемо.
Другая возможная форма жизни, которая привлекла определенное внимание, это жизнь на основе мышьяка. Вся жизнь на Земле состоит из углерода, водорода, кислорода, фосфора и серы, но в 2010 году NASA объявило, что нашло бактерию GFAJ-1, которая могла включать мышьяк вместо фосфора в клеточную структуру без всяких последствий для себя. GFAJ-1 живет в богатых мышьяков водах озера Моно в Калифорнии. Мышьяк ядовит для любого живого существа на планете, кроме нескольких микроорганизмов, которые нормально его переносят или дышат им. GFAJ-1 стала первым случаем включения организмом этого элемента в качестве биологического строительного блока. Независимые эксперты немного разбавили это заявление, когда не нашли никаких свидетельств включения мышьяка в ДНК или хотя бы каких-нибудь арсенатов. Тем не менее разгорелся интерес к возможной биохимии на основе мышьяка.
В качестве возможной альтернативы воде для строительства форм жизни выдвигался и аммиак. Ученые предположили существование биохимии на основе азотно-водородных соединений, которые используют аммиак в качестве растворителя; он мог бы использоваться для создания протеинов, нуклеиновых кислот и полипептидов. Любые формы жизни на основе аммиака должны существовать при низких температурах, при которых аммиак принимает жидкую форму. Твердый аммиак плотнее жидкого аммиака, поэтому нет никакого способа остановить его замерзание при похолодании. Для одноклеточных организмов это не составило бы проблемы, но вызвало бы хаос для многоклеточных. Тем не менее существует возможность существования одноклеточных аммиачных организмов на холодных планетах Солнечной системы, а также на газовых гигантах вроде Юпитера.
Сера, как полагают, послужила основой для начала метаболизма на Земле, и известные организмы, в метаболизм которых включена сера вместо кислорода, существуют в экстремальных условиях на Земле. Возможно, в другом мире формы жизни на основе серы могли бы получить эволюционное преимущество. Некоторые считают, что азот и фосфор могли бы также занять место углерода при довольно специфических условиях.
Меметическая жизнь
Ричард Докинз считает, что основной принцип жизни звучит так: «Вся жизнь развивается, благодаря механизмам выживания воспроизводящихся существ». Жизнь должна быть способна воспроизводиться (с некоторыми допущениями) и пребывать в среде, где будут возможны естественный отбор и эволюция. В своей книге «Эгоистичный ген» Докинз отметил, что понятия и идеи вырабатываются в мозгу и распространяются среди людей в процессе общения. Во многом это напоминает поведение и адаптацию генов, поэтому он называет их «мемами». Некоторые сравнивают песни, шутки и ритуалы человеческого общества с первыми стадиями органической жизни - свободными радикалами, плавающими в древних морях Земли. Творения разума воспроизводятся, эволюционируют и борются за выживание в царстве идей.
Подобные мемы существовали до человечества, в социальных призывах птиц и усвоенном поведении приматов. Когда человечество стало способно абстрактно мыслить, мемы получили дальнейшее развитие, управляя племенными отношениями и формируя основу для первых традиций, культуры и религии. Изобретение письма еще больше подтолкнуло развитие мемов, поскольку они смогли распространяться в пространстве и времени, передавая меметичную информацию подобно тому, как гены передают биологическую. Для некоторых это чистая аналогия, но другие считают, что мемы представляют уникальную, хотя немного рудиментарную и ограниченную форму жизни.
Жизнь на Земле основана на двух переносящих информацию молекулах, ДНК и РНК, и долгое время ученые размышляли, можно ли создать другие похожие молекулы. Хотя любой полимер может хранить информацию, РНК и ДНК отображают наследственность, кодирование и передачу генетической информации и способны адаптироваться с течением времени в процессе эволюции. ДНК и РНК — это цепи молекул-нуклеотидов, состоящих из трех химических компонентов - фосфата, пятиуглеродной сахарной группы (дезоксирибоза в ДНК или рибоза в РНК) и одного из пяти стандартных оснований (аденин, гуанин, цитозин, тимин или урацил).
В 2012 году группа ученых из Англии, Бельгии и Дании первой в мире разработала ксенонуклеиновую кислоту (КНК, XNA), синтетические нуклеотиды, функционально и структурно напоминающие ДНК и РНК. Они были разработаны путем замены сахарных групп дезоксирибозы и рибозы различными субститутами. Такие молекулы делали и раньше, но впервые в истории они были способны воспроизводиться и эволюционировать. В ДНК и РНК репликация происходит с помощью молекул полимеразы, которые могут читать, транскибировать и обратно транскрибировать нормальные последовательности нуклеиновых кислот. Группа разработала синтетические полимеразы, которые создали шесть новых генетических систем: HNA, CeNA, LNA, ANA, FANA и TNA.
Одна из новых генетических систем, HNA, или гекситонуклеиновая кислота, была достаточно надежной, чтобы хранить нужное количество генетической информации, которая может послужить в качестве основы для биологических систем. Другая, треозонуклеиновая кислота, или TNA, оказалась потенциальным кандидатом на таинственную первичную биохимию, царившую на рассвете жизни.
Есть масса потенциальных применений этих достижений. Дальнейшие исследования могут помочь в разработке лучших моделей появления жизни на Земле и будут иметь последствия для биологических измышлений. XNA может получить терапевтическое применение, ведь можно создать нуклеиновые кислоты для лечения и связи с конкретными молекулярными целями, которые не будут портиться так быстро, как ДНК или РНК. Они даже могут лечь в основу молекулярных машин или вообще искусственной формы жизни.
Но прежде чем это станет возможно, должны быть разработаны другие энзимы, совместимые с одной из XNA. Некоторые из них уже разработали в Великобритании в конце 2014 года. Есть также возможность, что XNA может причинять вред РНК/ДНК-организмам, поэтому безопасность должна быть на первом месте.
Хромодинамика, слабое ядерное взаимодействие и гравитационная жизнь
В 1979 году ученый и нанотехнолог Роберт Фрейтас-младший предположил возможную небиологическую жизнь. Он заявил, что возможный метаболизм живых систем основан на четырех фундаментальных силах - электромагнетизме, сильном ядерном взаимодействии (или квантовой хромодинамике), слабом ядерном взаимодействии и гравитации. Электромагнитная жизнь - это стандартная биологическая жизнь, которую мы имеем на Земле.
Хромодинамическая жизнь могла бы быть основана на сильном ядерном взаимодействии, которое считается сильнейшим из фундаментальных сил, но только на чрезвычайно коротких расстояниях. Фрейтас предположил, что такая среда может быть возможна на нейтронной звезде, тяжелом вращающемся объекте 10-20 километров в диаметре с массой звезды. С невероятной плотностью, мощнейшим магнитным полем и гравитацией в 100 миллиардов раз сильнее, чем на Земле, у такой звезды было бы ядро с 3-километровой коркой кристаллического железа. Под ней было бы море с невероятно горячими нейтронами, различными ядерными частицами, протонами и ядрами атомов и возможные богатые нейтронами «макроядра». Эти макроядра в теории могли бы сформировать крупные сверхъядра, аналогичные органическим молекулам, нейтроны выступали бы эквивалентом воды в причудливой псевдобиологической системе.
Фрейтас видел формы жизни на базе слабого ядерного взаимодействия как маловероятные, поскольку слабые силы действуют лишь в субъядерном диапазоне и не особенно сильны. Как часто показывает бета-радиоактивный распад и свободный распад нейтронов, формы жизни слабого взаимодействия могли бы существовать при тщательном контроле слабых взаимодействий в своей среде. Фрейтас представил существ, состоящих из атомов с избыточными нейтронами, которые становятся радиоактивными, когда умирают. Он также предположил, что есть регионы Вселенной, где слабая ядерная сила сильнее, а, значит, шансы на появление такой жизни выше.
Гравитационные существа тоже могут существовать, поскольку гравитация является самой распространенной и эффективной фундаментальной силой во Вселенной. Такие существа могли бы получать энергию из самой гравитации, получая неограниченное питание из столкновений черных дыр, галактик, других небесных объектов; существа поменьше - из вращения планет; самые маленькие - из энергии водопадов, ветра, приливов и океанических течений, возможно, землетрясений.
Формы жизни из пыли и плазмы
Органическая жизнь на Земле основана на молекулах с соединениями углерода, и мы уже выяснили возможные соединения для альтернативных форм. Но в 2007 году международная группа ученых во главе с В. Н. Цытовичем из Института общей физики Российской академии наук документально подтвердила, что при нужных условиях частицы неорганической пыли могут собираться в спиральные структуры, которые затем будут взаимодействовать друг с другом в манере, присущей для органической химии. Это поведение также рождается в состоянии плазмы, четвертом состоянии вещества после твердого, жидкого и газообразного, когда электроны отрываются от атомов, оставляя массу заряженных частиц.
Группа Цытовича обнаружила, что когда электронные заряды отделяются и плазма поляризуется, частицы в плазме самоорганизуются в форму спиральных структур вроде штопора, электрически заряженных, и притягиваются друг к другу. Они также могут делиться, образуя копии оригинальных структур, подобно ДНК, и индуцировать заряды в своих соседях. По мнению Цытовича, «эти сложные, самоорганизующиеся плазменные структуры отвечают всем необходимым требованиям, чтобы считать их кандидатами в неорганическую живую материю. Они автономны, они воспроизводятся и они эволюционируют».
Некоторые скептики считают, что такие заявления являются больше попыткой привлечь внимание, нежели серьезными научными заявлениями. Хотя спиральные структуры в плазме могут напоминать ДНК, сходство в форме необязательно предполагает сходство в функциях. Более того, тот факт, что спирали воспроизводятся, не означает потенциал жизни; облака тоже так делают. Что еще больше удручает, большая часть исследований была проведена на компьютерных моделях.
Один из участников эксперимента также собщил, что хотя результаты действительно напоминали жизнь, в конце концов, они были «просто особой формой плазменного кристалла». И все же, если неорганические частицы в плазме могут перерасти в самовоспроизводящиеся, развивающиеся формы жизни, они могут быть наиболее распространенной формой жизни во Вселенной, благодаря вездесущей плазме и межзвездным облакам пыли по всему космосу.
Неорганические химические клетки
Профессор Ли Кронин, химик Колледжа науки и инженерии при Университете Глазго, мечтает создать живые клетки из металла. Он использует полиоксометаллаты, ряд атомов металла, связанных с кислородом и фосфором, чтобы создать похожие на клетки пузырьки, которые он называет «неорганическими химическими клетками», или iCHELLs (этот акроним можно перевести как «неохлетки»).
Группа Кронина начала с создания солей из отрицательно заряженных ионов крупных оксидов металла, связанных с небольшим положительно заряженным ионом вроде водорода или натрия. Раствор из этих солей затем впрыскивается в другой солевой раствор, полный больших положительно заряженных органических ионов, связанных с небольшими отрицательно заряженными. Две соли встречаются и обмениваются частями, так что крупные оксиды металла становятся партнерами с крупными органическими ионами, образуя что-то вроде пузыря, который непроницаем для воды. Изменяя костяк оксида металла, можно добиться того, что пузыри приобретут свойства биологических клеточных мембран, которые выборочно пропускают и выпускают химические вещества из клетки, что потенциально может позволить протеканию того же типа контролируемых химических реакций, который происходит в живых клетках.
Группа ученых также сделала пузыри в пузырях, имитируя внутренние структуры биологических клеток, и добилась прогресса в создании искусственной формы фотосинтеза, которая потенциально может быть использована для создания искусственных клеток растений. Другие синтетические биологи отмечают, что такие клетки могут никогда не стать живыми, пока не получат систему репликации и эволюции вроде ДНК. Кронин не теряет надежду на то, что дальнейшее развитие принесет свои плоды. Среди возможных применений этой технологии есть также разработка материалов для солнечных топливных устройств и, конечно, медицина.
По словам Кронина, «основная цель - это создать комплексные химические клетки с живыми свойствами, которые могут помочь нам понять развитие жизни и пойти этим же путем, чтобы привнести новые технологии на основе эволюции в материальный мир - своего рода неорганические живые технологии».
Зонды фон Неймана
Искусственная жизнь на основе машин - это довольно распространенная идея, чуть ли не банальная, поэтому давайте просто рассмотрим зонды фон Неймана, чтобы не обходить ее стороной. Впервые их придумал в середине 20 века венгерский математик и футуролог Джон фон Нейман, который считал, что для того, чтобы воспроизводить функции человеческого мозга, машина должна обладать механизмами самоуправления и самовосстановления. Так он пришел к идее создания самовоспроизводящихся машин, в основе которых работают наблюдения за возрастающей сложностью жизни в процессе воспроизводства. Он считал, что такие машины могут стать своего рода универсальным конструктором, который мог бы позволить не только создавать полные реплики себя самого, но и улучшать или изменять версии, тем самым осуществляя эволюцию и наращивая сложность со временем.
Другие футурологи вроде Фримена Дайсона и Эрика Дрекслера довольно быстро применили эти идеи к области космических исследований и создали зонд фон Неймана. Отправка самовоспроизводящегося робота в космос может быть самым эффективным способом колонизации галактики, ведь так можно захватить весь меньше чем за один миллион лет, даже будучи ограниченными скоростью света.
Как объяснил Мичио Каку:
«Зонд фон Неймана - это робот, предназначенный для достижения далеких звездных систем и создания фабрик, которые будут строить копии самих себя тысячами. Мертвая луна, даже не планета, может стать идеальным пунктом назначения для зондов фон Неймана, поскольку там будет проще садиться и взлетать с этих лун, а также потому что на лунах нет эрозии. Зонды могли бы жить за счет земли, добывая железо, никель и другое сырье для строительства роботизированных фабрик. Они бы создали тысячи копий самих себя, которые затем разошлись бы в поисках других звездных систем».
За долгие годы были придуманы различные версии базовой идеи зонда фон Неймана, включая зонды освоения и разведки для тихого исследования и наблюдения внеземных цивилизаций; зондов связи, разбросанных по всему космосу, чтобы лучше улавливать радиосигналы инопланетян; рабочие зонды для строительства сверхмассивных космических структур; зонды-колонизаторы, которые будут покорять другие миры. Могут быть даже путеводные зонды, которые будут выводить юные цивилизации в космос. Увы, могут быть и зонды-берсеркеры, задачей которых будет уничтожение следов любой органики в космосе, за чем последует строительство полицейских зондов, которые будут эти атаки отражать. Учитывая то, что зонды фон Неймана могут стать своего рода космическим вирусом, нам стоит осторожно подходить к их разработке.
Гипотеза Геи
В 1975 году Джеймс Лавлок и Сидни Эптон совместно написали статью для New Scientist под названием «В поисках Геи». Придерживаясь традиционной точки зрения о том, что жизнь зародилась на Земле и процветала благодаря нужным материальным условиям, Лавлок и Эптон предположили, что жизнь таким образом взяла на себя активную роль в поддержании и определении условий для своего выживания. Они предположили, что вся живая материя на Земле, в воздухе, океанах и на поверхности является частью единой системы, ведущей себя подобно сверхорганизму, который способен настраивать температуру на поверхности и состав атмосферы нужным для выживания образом. Они назвали такую систему Геей, в честь греческой богини земли. Она существует, чтобы поддерживать гомеостаз, благодаря которому на земле может существовать биосфера.
Лавлок работал над гипотезой Геи с середине 60-х годов. Основная идея в том, что биосфера Земли имеет ряд природных циклов, и когда один идет наперекосяк, другие компенсируют его так, чтобы поддерживать жизненную способность. Это могло бы объяснить, почему атмосфера не состоит целиком из диоксида углерода или почему моря не слишком соленые. Хотя вулканические извержения сделали раннюю атмосферу состоящей преимущественно из диоксида углерода, появились вырабатывающие азот бактерии и растения, производящие кислород в процессе фотосинтеза. Спустя миллионы лет атмосфера изменилась в нашу пользу. Хотя реки переносят соль в океаны из пород, соленость океанов остается стабильной на 3,4%, поскольку соль просачивается через трещины в океаническом дне. Это не сознательные процессы, но результат обратной связи, которая удерживает планеты в пригодном для обитания равновесии.
Другие свидетельства включают то, что если бы не биотическая активность, метан и водород исчезли бы из атмосферы всего за несколько десятилетий. Кроме того, несмотря на увеличение температуры Солнца на 30% за последние 3,5 миллиарда лет, средняя глобальная температура пошатнулась всего на 5 градусов по Цельсию, благодаря регуляторному механизму, который удаляет диоксид углерода из атмосферы и запирает его в окаменелой органической материи.
Первоначально идеи Лавлока были встречены насмешками и обвинениями. Со временем, однако, гипотеза Геи повлияла на идеи о биосфере Земли, помогла сформировать цельное их восприятие в ученом мире. Сегодня гипотеза Геи скорее уважается, нежели принимается учеными. Она является скорее положительной культурной рамкой, в которой должны проводиться научные исследования на тему Земли как глобальной экосистемы.
Палеонтолог Питер Уорд разработал конкурентную гипотезу Медеи, названную в честь матери, которая убила своих детей, в греческой мифологии, основная идея которой сводится к тому, что жизнь по своей сути стремится к саморазрушению и самоубийству. Он указывает на то, что исторически большинство массовых вымираний были вызваны формами жизни, например, микроорганизмами или гоминидами в штанах, которые наносят тяжелые увечья атмосфере Земли.
По материалам listverse.com
Потенциально пригодные для жизни планеты. Нашу Землю вполне можно использовать как эталонный мир для существования жизни. Но все же ученым нужно рассмотреть множество различных условий, которые сильно отличаются от наших. При которых жизнь во Вселенной может поддерживаться в долгосрочной перспективе.
Сколько лет существует жизнь во Вселенной?
Земля образовалась около 4.5 миллиардов лет назад. Однако с момента Большого взрыва прошло более 9 миллиардов лет. Крайне самонадеянно было бы предполагать, что Вселенной потребовалось все это время для создания необходимых условий для жизни. Обитаемые миры могли возникнуть гораздо раньше. Все ингредиенты, необходимые для жизни ученым пока неизвестны. Но некоторые вполне очевидны. Так какие условия необходимо выполнить, чтобы появилась планета, которая может поддерживать жизнь?
Первое, что будет необходимо – это правильный тип звезды. Здесь могут существовать всевозможные сценарии. Планета может существовать на орбите вокруг активной, мощной звезды и оставаться пригодной для жизни, несмотря на ее враждебность. Красные карлики, такие как , могут излучать мощные вспышки и лишать атмосферы потенциально пригодной для жизни планеты. Но очевидно, что магнитное поле, плотная атмосфера и жизнь, которая была достаточно умна, чтобы искать убежища во время таких интенсивных событий, вполне могли бы в совокупности сделать такой мир пригодным для жизни.
Но если срок жизни звезды не слишком большой, то развитие биологии на ее орбите невозможно. Первое поколение звезд, известное как звезды популяции III, с вероятностью 100 процентов не имели обитаемых планет. Нужно чтобы звезды, по крайней мере, содержали некоторые металлы (тяжелые элементы тяжелее гелия). К тому же, первые звезды жили достаточно мало, чтобы на планете успела появиться жизнь.
Требования к планетам
Итак, прошло достаточно времени для появления тяжелых элементов. Возникли звезды, чей срок существования исчисляется миллиардами лет. Следующим ингредиентом, который нам нужен, является правильный тип планеты. Насколько мы понимаем жизнь, это означает, что планета должна обладать следующими характеристиками:
- способна поддерживать достаточно плотную атмосферу;
- поддерживает неравномерное распределение энергии на своей поверхности;
- имеет жидкую воду на поверхности;
- обладает нужными начальными ингредиентами для возникновения жизни;
- имеет мощное магнитное поле.
Каменистая планета, имеющая достаточно большие размеры, плотную атмосферу и вращающаяся вокруг своей звезды на правильном расстоянии, имеет все шансы. Учитывая что планетные системы достаточно распространенное явление в космосе, и так же то, что в каждой галактике огромное число звезд, первые три условия достаточно легко выполнить.
Звезда системы вполне может обеспечить энергетический градиент своей планеты. Он может возникать при воздействии ее гравитации. Или таким генератором может быть крупный спутник, вращающийся вокруг планеты. Эти факторы могут вызвать геологическую активность. Поэтому условие неравномерного распределения энергии легко выполнимо. Планета также должна обладать запасами всех необходимых элементов. Ее плотная атмосфера должна позволять жидкости существовать на поверхности.
Планеты с подобными условиями должны были возникнуть к тому времени, когда Вселенной было всего 300 миллионов лет.
Нужно больше
Но есть один нюанс, который нужно учитывать. Он состоит в том, что необходимо иметь достаточное количество тяжелых элементов. И их синтез занимает больше времени, чем требуется для появления скалистых планет с правильными физическими условиями.
Эти элементы должны обеспечить правильные биохимические реакции, которые необходимы для жизни. На окраинах крупных галактик для этого может потребоваться много миллиардов лет и множество поколений звезд. Которые будут жить и умирать, чтобы выработать необходимое количество нужного вещества.
В сердцах звездообразование происходит часто и непрерывно. Из переработанных остатков предыдущих поколений сверхновых звезд и планетарных туманностей рождаются новые звезды. И количество нужных элементов может там быстро расти.
Галактический центр, однако, является не очень удачным местом для возникновения жизни. Вспышки гамма-всплесков, сверхновые, образование черных дыр, квазары и разрушающиеся молекулярные облака создают здесь среду, которая в лучшем случае нестабильна для жизни. Вряд ли она сможет возникнуть и развиваться в таких условиях.
Чтобы получить нужные условия этот процесс должен прекратиться. Необходимо чтобы звездообразование больше не происходило. Именно поэтому самые первые, наиболее подходящие для жизни планеты возникли, вероятно, не в такой галактике, как наша. А скорее в красно-мертвой галактике, которая перестала образовывать звезды миллиарды лет назад.
Когда мы изучаем галактики, мы видим, что 99,9% их состава – это газ и пыль. Это является причиной появления новых поколений звезд и непрерывного процесса звездообразования. Но некоторые из них прекратили формировать новые звезды около 10 миллиардов лет назад или больше. Когда их топливо заканчивается, что может произойти после катастрофического крупного галактического слияния, звездообразование внезапно прекращается. Голубые гиганты просто заканчивают свою жизнь, когда у них заканчивается топливо. А остаются медленно тлеть дальше.
Мертвые галактики
В результате эти галактики сегодня называются «красными мертвыми» галактиками. Все их звезды стабильны, стары и безопасны в отношении тех рисков, которые приносят области активного звездобразования.
Одна из таких, галактика NGC 1277, находится совсем рядом с нами (по космическим меркам).
Поэтому очевидно, что первые планеты, на которых могла возникнуть жизнь, возникли не позже 1 миллиарда лет после рождения Вселенной.
По самым осторожным оценкам существует два триллиона галактик. И поэтому галактики, которые являются космическими странностями и статистическими выбросами, несомненно, существуют. Остается только несколько вопросов: какова распространенность жизни, вероятность ее появления и необходимое для этого время? Жизнь может возникнуть во Вселенной и до достижения миллиардного года. Но устойчивый, постоянно обитаемый мир является гораздо большим достижением, чем жизнь, только что возникшая.
Вам могут понравиться эти статьи:
Для эволюции живых организмов от простейших форм (вирусы, бактерии) к разумным существам необходимы огромные интервалы времени так как “движущей силой” такого отбора являются мутации и естественный отбор - процессы, носящие случайный характер. Именно через большое количество случайных процессов реализуется закономерное развитие от низших форм жизни к высшим. На примере нашей планеты Земли мы знаем, то этот интервал времени, по-видимому, превосходит миллиард лет. Поэтому только на планетах, обращающихся вокруг достаточно старых звёзд, мы можем ожидать присутствия высокоорганизованных живых существ. При современном состоянии астрономии мы можем только говорить об аргументах в пользу гипотезы о множественности планетных систем и возможности возникновения на них жизни. Строгим доказательством этих важнейших утверждений астрономия пока не располагает. Для того чтобы говорить о жизни, надо по крайней мере считать, что достаточно старые звёзды имеют планетные системы. Для развития жизни на планете необходимо, чтобы выполнялся рад условий общего характера. И совершенно очевидно, что далеко не на каждой планете может возникнуть жизнь.
Мы можем себе представить вокруг каждой звезды, имеющей планетную систему, зону, где температурные условия не исключают возможности развития жизни. Вряд ли она возможна на планетах вроде Меркурия, температура освещённой Солнцем части которого выше температуры плавления свинца, или вроде Нептуна, температура поверхности которого -200°C. Нельзя, однако, недооценивать огромную приспособляемость живых организмов к неблагоприятным условиям внешней среды. Следует еще заметить, что для жизнедеятельности живых организмов значительно “опаснее” очень высокие температуры, чем низкие, так как простейшие виды вирусов и бактерий могут, как известно, находится в состоянии анабиоза при температуре, близкой к абсолютному нулю.
Кроме того, необходимо, чтобы излучение звезды на протяжении многих сот миллионов и даже миллиардов лет оставалось приблизительно постоянным. Например, обширный класс переменных звёзд, светимости которых сильно меняются со временем (часто периодически), должен быть исключён из рассмотрения. Однако большинство звёзд излучает с удивительным постоянством. Например, согласно геологическим данным, светимость нашего Солнца за последние несколько миллиардов лет оставалась постоянной с точностью до нескольких десятков процентов.
Чтобы на планете могла появится жизнь, её масса не должна быть слишком маленькой. С другой стороны слишком большая масса тоже является неблагоприятным фактором, на таких планетах невелика вероятность образования твёрдой поверхности невелика, они обычно представляют из себя газовые шары с быстро растущей к центру плотностью (например Юпитер и Сатурн). Так или иначе, массы планет, пригодных для развития жизни, должны быть ограничены как сверху, так и снизу. По-видимому, нижняя граница возможностей массы такой планеты близка к нескольким сотым массы Земли, а верхняя в десятки раз превосходит земную. Очень большое значение имеет химический состав поверхности и атмосферы. Как видно, пределы параметров планет, пригодных для жизни, достаточно широки.
Для изучения жизни нужно прежде всего определить понятие “живое вещество”. Этот вопрос является далеко не простым. Многие ученые, например, определяют живое вещество как сложные белковые тела, обладающие упорядоченным обменом веществ. Такой точки зрения придерживался, в частности, академик А.И.Опарин, много занимавшийся проблемой происхождения жизни на Земле. Конечно, обмен веществ есть существеннейший атрибут жизни, однако вопрос о том, можно ли сводить сущность жизни прежде всего к обмену веществ, является спорным. Ведь и в мире неживого, например у некоторых растворов, наблюдается обмен веществ в его простейших формах. Вопрос об определении понятия “жизнь” стоит очень остро, когда мы обсуждаем возможности жизни на других планетных системах.
В настоящее время жизнь определяется не через внутреннее строение и вещества, которые её присущи, а через её функции: “управляющая система”, включающая в себя механизм передачи наследственной информации, обеспечивающей сохранность последующим поколениям. Тем самым благодаря неизбежным помехам при передаче такой информации наш молекулярный комплекс (организм) способен к мутациям, а следовательно к эволюции.
Возникновению живого вещества на Земле (и, как можно судить по аналогии, на других планетах) предшествовала довольно длительная и сложная эволюция химического состава атмосферы, в конечном итоге приведшая к образованию ряда органических молекул. Эти молекулы впоследствии послужили как бы “кирпичиками” для образования живого вещества.
По современным данным планеты образуются из первичного газово-пылевого облака, химический состав которого аналогичен химическому составу Солнца и звёзд, первоначальная их атмосфера состояла в основном из простейших соединений водорода - наиболее распространённого элемента в космосе. Больше всего было молекул водорода, аммиака, воды и метана. Кроме того первичная атмосфера должна была быть богата инертными газами - прежде всего гелием и неоном. В настоящее время благородных газов на Земле мало так как они в своё время диссипировали (улетучились) в межпланетное пространство, как и многие водородсодержащие соединения.
Однако, по видимому, решающую роль в установлении состава земной атмосферы сыграл фотосинтез растений, при котором выделяется кислород. Не исключено, что некоторое, а может быть даже существенное, количество органических веществ было принесено на Землю при падениях метеоритов и, возможно, даже комет. Некоторые метеориты довольно богаты органическими соединениями. Подсчитано, что за 2 млрд. лет метеориты могли принести на Землю от 108 до 1012 тонн таких веществ. Также органические соединения могут в небольших количествах возникать в результате вулканической деятельности, ударов метеоритов, молний, из-за радиоактивного распада некоторых элементов.
Имеются довольно надёжные геологические данные, указывающие на то, что уже 3.5 млрд. лет назад земная атмосфера была богата кислородом. С другой стороны возраст земной коры оценивается геологами в 4.5 млрд. лет. Жизнь должна была возникнуть на Земле до того, как атмосфера стала богата кислородом, так как последний в основном является продуктом жизнедеятельности растений. Согласно недавней оценке американского специалиста по планетной астрономии Сагана, жизнь на Земле возникла 4.0-4.4 млрд. лет назад.
Механизм усложнения строения органических веществ и появление у них свойств, присущих живому веществу, в настоящее время ещё недостаточно изучен, хотя в последнее время наблюдаются большие успехи в этой области биологии. Но уже сейчас ясно, что подобные процессы длятся в течение миллиардов лет.
Любая сколь угодно сложная комбинация аминокислот и других органических соединений - это ещё не живой организм. Можно, конечно, предположить, что при каких-то исключительных обстоятельствах где-то на Земле возникла некая “праДНК”, которая и послужила началом всему живому. Вряд ли, однако, это так, если гипотетическая “праДНК” была вполне подобна современной. Дело в том, что современная ДНК сама по себе совершенно беспомощна. Она может функционировать только при наличии белков-ферментов. Думать, что чисто случайно, путём “перетряхивания” отдельных белков - многоатомных молекул, могла возникнуть такая сложнейшая машина, как “праДНК” и нужный для её функционирования комплекс белков-ферментов - это значит верить в чудеса. Однако можно предположить, что молекулы ДНК и РНК произошли от более примитивной молекулы.
Для образовавшихся на планете первых примитивных живых организмов высокие дозы радиации могут представлять смертельную опасность, так как мутации будут происходить так быстро, что естественный отбор не поспеет за ними.
Заслуживает внимания ещё такой вопрос: почему жизнь на Земле не возникает из неживого вещества в наше время? Объяснить это можно только тем, что ранее возникшая жизнь не даст возможность новому зарождению жизни. Микроорганизмы и вирусы буквально съедят уже первые ростки новой жизни. Нельзя полностью исключать и возможность того, что жизнь на Земле возникла случайно.
Существует ещё одно обстоятельство, на которое, может быть, стоит обратить внимание. Хорошо известно, что все “живые” белки состоят из 22 аминокислот, между тем, как всего аминокислот известно свыше 100. Не совсем понятно, чем эти кислоты отличаются от остальных своих “собратьев”. Нет ли какой-нибудь глубокой связи между происхождением жизни и этим удивительным явлением?
Если жизнь на Земле возникла случайно, значит, жизнь во Вселенной редчайшее (хотя, конечно, ни в коем случае не единичное) явление. Для данной планеты (как, например, наша Земля) возникновений особой формы высокоорганизованной материи, которую мы называем “жизнью”, является случайностью. Но в огромных просторах Вселенной возникающая таким образом жизнь должна представлять собой закономерное явление.
Надо ещё раз отметить, что центральная проблема возникновения жизни на Земле - объяснение качественного скачка от “неживого” к “живому” - всё ещё далека от ясности. Недаром один из основоположников современной молекулярной биологии профессор Крик на Бюраканском симпозиуме по проблеме внеземных цивилизаций в сентябре 1971 года сказал: “Мы не видим пути от первичного бульона до естественного отбора. Можно прийти к выводу, что происхождение жизни - чудо, но это свидетельствует только о нашем незнании”.
Волнующий вопрос о жизни на других планетах занимает умы астрономов вот уже несколько столетий. Возможность самого существования планетных систем у других звёзд только сейчас становится предметом научных исследований. Раньше же вопрос о жизни на других планетах был областью чисто умозрительных заключений. Между тем Марс, Венера и другие планеты Солнечной системы уже давно известны как несамосветящиеся твёрдые небесные тела, окружённые атмосферами. Давно стало ясно, что в общих чертах они напоминают Землю, а если так, почему бы на них не быть жизни, даже высокоорганизованной, и, кто знает, разумной?
Вполне естественно считать, что физические условия, господствовавшие на только что образовавшихся из газово-пылевой среды планетах земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс), были очень сходными, в частности их первоначальные атмосферы были одинаковы.
Основными атомами, входящими в состав тех молекулярных комплексов, из которых образовалось живое вещество, являются водород, кислород, азот и углерод. Роль последнего особенно важна. Углерод - четырёхвалентный элемент. Поэтому только углеродные соединения приводят к образованию длинных молекулярных цепей с богатыми и изменчивыми боковыми ответвлениями. Именно к такому типу принадлежат различные белковые молекулы. Часто заменителем углерода называют кремний. Кремний довольно обилен в космосе. В атмосферах звёзд его содержание лишь в 5-6 раз меньше, чем углерода, то есть достаточно велико. Вряд ли, однако, кремний может играть роль “краеугольного камня” жизни. По некоторым причинам его соединения не могут обеспечить такое большое разнообразие боковых ответвлений в сложных молекулярных цепочках, как углеродные соединения. Между тем богатство и сложность таких боковых ответвлений именно и обеспечивает огромное разнообразие свойств белковых соединений, а также исключительную “информативность” ДНК, что совершенно необходимо для возникновения и развития жизни.
Важнейшим условием для зарождения жизни на планете является наличие на её поверхности достаточно большого количества жидкой Среды. В такой среде находятся в растворённом состоянии органические соединения и могут создаваться благоприятные условия для синтеза на их основе сложных молекулярных комплексов. Кроме того, жидкая среда необходима только что возникшим живым организмам для защиты от губительного воздействия ультрафиолетового излучения, которое на начальном этапе эволюции планеты может свободно проникать до её поверхности.
Можно ожидать, что такой жидкой оболочкой может быть только вода и жидкий аммиак, многие соединения которого, кстати, по своей структуре аналогичны органическим соединениям, благодаря чему в настоящее время рассматривается возможность возникновения жизни на аммиачной основе. Образование жидкого аммиака требует сравнительно низкой температуры поверхности планеты. Вообще значение температуры первоначальной планеты для возникновения на ней жизни весьма велико. Если температура достаточно высока, например выше 100°C, а давление атмосферы не очень велико, на её поверхности не может образоваться водяная оболочка, не говоря уж об аммиачной. В таких условиях говорить о возможности возникновения жизни на планете не приходится.
Исходя из сказанного, мы можем ожидать, что условия для возникновения в отдалённом прошлом жизни на Марсе и Венере могли быть, вообще говоря, благоприятными. Жидкой оболочкой могла быть только вода, а не аммиак, что следует из анализа физических условий на этих планетах в эпоху их формирования. В настоящее время эти планеты достаточно хорошо изучены, и ничто не указывает на присутствие даже простейших форм жизни ни на одной из планет солнечной системы, не говоря уже о разумной жизни. Однако получить явные указания на наличие жизни на той или иной планете путём астрономических наблюдений очень трудно, особенно если речь идет о планете в другой звёздной системе. Даже в самые мощные телескопы при наиболее благоприятных условиях наблюдения размеры деталей, ещё различимых на поверхности Марса, равны 100 км.
До этого мы только определили самые общие условия, при которых во Вселенной может (не обязательно должна) возникнуть жизнь. Такая сложная форма материи, как жизнь, зависит от большого числа совершенно не связанных между собой явлений. Но все эти рассуждения касаются только простейших форм жизни. Когда мы переходим к возможности тех или иных проявлений разумной жизни во Вселенной, мы сталкиваемся с очень большими трудностями.
Жизнь на какой-нибудь планете должна проделать огромную эволюцию, прежде чем стать разумной. Движущая сила этой эволюции - способность организмов к мутациям и естественный отбор. В процессе такой эволюции организмы всё более и более усложняются, а их части - специализируются. Усложнение идёт как в качественном, так и в количественном направлении. Например, у червя имеется всего около 1000 нервных клеток, а у человека около десяти миллиардов. Развитие нервной системы существенно увеличивает способности организмов к адаптации, их пластичность. Эти свойства высокоразвитых организмов являются необходимыми, но, конечно, недостаточными для возникновения разума. Последний можно определить как адаптацию организмов для их сложного социального поведения. Возникновение разума должно быть теснейшим образом связано с коренным улучшением и усовершенствованием способов обмена информацией между отдельными особями. Поэтому для истории возникновения разумной жизни на Земле возникновение языка имело решающее значение. Можем ли мы, однако, такой процесс считать универсальным для эволюции жизни во всех уголках Вселенной? Скорее всего - нет! Ведь в принципе при совершенно других условия средством обмена информацией между особями могли бы стать не продольные колебания атмосферы (или гидросферы), в которой живут эти особи, а нечто совершенно другое. Почему бы не представить себе способ обмена информацией, основанный не на акустических эффектах, а, скажем, на оптических или магнитных? И вообще - так ли уж обязательно, чтобы жизнь на какой-нибудь планете в процессе её эволюции стала разумной?
Между тем эта тема с незапамятных времён волновала человечество. Говоря о жизни во Вселенной, всегда, прежде всего, имели в виду разумную жизнь. Одиноки ли мы в безграничных просторах космоса? Философы и учёные с античных времён всегда были убеждены, что имеется множество миров, где существует разумная жизнь. Никаких научно обоснованных аргументов в пользу этого утверждения не приводилось. Рассуждения, по существу, велись по следующей схеме: если на Земле - одной из планет Солнечной системы есть жизнь, то почему бы ей не быть на других планетах? Этот метод рассуждения, если его логически развивать, не так уж плох. И вообще страшно себе представить, что из 1020 - 1022 планетных систем во Вселенной, в области радиусом в десяток миллиардов световых лет разум существует только на нашей крохотной планетке... Но может быть, разумная жизнь - чрезвычайно редкое явление. Может быть, например, что наша планета как обитель разумной жизни единственная в Галактике, причем далеко не во всех галактиках имеется разумная жизнь. Можно ли, вообще, считать работы о разумной жизни во Вселенной научными? Вероятно, всё-таки, при современном уровне развития техники можно, и необходимо заниматься этой проблемой уже сейчас, тем более она может вдруг оказаться чрезвычайно важной для развития цивилизации...
Обнаружение любой жизни, особенно разумной представляет могло бы иметь огромное значение. Поэтому уже давно предпринимаются попытки обнаружить и установить контакт с другими цивилизациями. В 1974 году в США была запущена автоматическая межпланетная станция “Пионер-10”. Несколько лет спустя она покинула пределы солнечной системы, выполнив различные научные задания. Есть ничтожно малая вероятность того, что когда-нибудь, через многие миллиарды лет, неведомые нам высоко цивилизованные инопланетные существа обнаружат “Пионер-10” и встретят его как посланца чужого, неведомого нам, мира. На этот случай внутри станции заложена стальная пластинка с выгравиранными на ней рисунком и символами, которые дают минимальную информацию о нашей земной цивилизации. Это изображение составлено таким образом, чтобы разумные существа, нашедшие его, смогли определить положение солнечной системы в нашей Галактике, догадались бы о нашем виде и, возможно, намерениях. Но конечно внеземная цивилизация имеет гораздо больше шансов обнаружить нас на Земле, чем найти “Пионер-10”.
Вопрос о возможности связи с другими мирами впервые анализировался Коккони и Моррисом в 1959 году. Они пришли к выводу, что наиболее естественный и практически осуществимый канал связи между какими-нибудь цивилизациями, разделёнными межзвёздными расстояниями, может быть установлен с помощью электромагнитных волн. Очевидное преимущество такого типа связи - распространение сигнала с максимально возможной в природе скоростью, равной скорости распространения электромагнитных волн, и концентрация энергии в пределах сравнительно небольших телесных углов без сколько-нибудь значительного рассеяния. Главными недостатками такого метода являются маленькая мощность принимаемого сигнала и сильные помехи, возникающие из-за огромных расстояний и космических излучений. Сама природа подсказывает нам, что передачи должны идти на длине волны 21 сантиметр (длина волны излучения свободного водорода), при этом потери энергии сигнала будут минимальны, а вероятность приёма сигнала внеземной цивилизацией гораздо больше, чем на случайно взятой длине волны. Вероятней всего, что и ожидать сигналов из космоса мы должны на той же волне.
Но допустим, что мы обнаружили какой-то странный сигнал. Теперь мы должны перейти к следующему, довольно важному вопросу. Как распознать искусственную природу сигнала? Скорее всего, он должен быть модулирован, то есть его мощность со временем должна регулярно меняться. На первых порах он должен, по видимому, быть достаточно простым. После того как сигнал будет принят (если, конечно, это случиться), между цивилизациями будет установлена двухсторонняя радиосвязь, и тогда можно начинать обмен более сложной информацией. Конечно не следует при этом забывать, что ответы могут при этом быть получены не ранее, чем через несколько десятков или даже сотен лет. Однако исключительная важность и ценность таких переговоров безусловно должна компенсировать их медленность.
Радионаблюдения за несколькими ближайшими звёздами уже несколько раз проводились в рамках крупного проекта “ОМЗА” в 1960 году и при помощи телескопа Национальной радиоастрономической лаборатории США в 1971 году. Разработано большое количество дорогих проектов установления контактов с другими цивилизациями, но они не финансируются, а реальных наблюдений пока проводилось очень мало.
Несмотря на очевидные преимущества космической радиосвязи, мы не должны упускать из виду и другие типы связи, так как заранее нельзя сказать с какими сигналами мы можем иметь дело. Во-первых, это оптическая связь, главный недостаток которой - очень слабый уровень сигнала, ведь, несмотря на то, что угол расхождения светового пучка удалось довести до 10 -8 рад., ширина его на расстоянии нескольких световых лет будет огромной. Также связь может осуществляться в помощью автоматических зондов. По вполне понятным причинам этот вид связи землянам пока недоступен, и не станет доступным даже с началом использования управляемых термоядерных реакций. При запуске такого зонда мы бы столкнулись с огромным количеством проблем, если даже считать время его полёта к цели приемлемым. К тому же на расстоянии менее 100 световых лет от солнечной системы уже имеется более 50000 звёзд. На какую из них посылать зонд?
Таким образом, установление прямого контакта с внеземной цивилизацией с нашей стороны пока невозможно. Но может быть нам стоит только подождать? Вот здесь нельзя не упомянуть об очень актуальной проблеме НЛО на Земле. Различных случаев “наблюдения” инопланетян и их активности уже замечено так много, что ни в коем случае нельзя однозначно опровергать все эти данные. Можно только сказать что многие из них, как оказывалось со временем, являлись выдумкой или следствием ошибки. Но это уже тема других исследований.
Если где-то в космосе будет обнаружена какая-то форма жизни или цивилизация, то мы совершенно, даже приблизительно, не можем себе представить, как будут выглядеть её представители и как они отреагируют на контакт с нами. А вдруг эта реакция будет, с нашей точки зрения, отрицательной. Тогда хорошо если уровень развития внеземных существ ниже, чем наш. Но он может оказаться и неизмеримо выше. Такой контакт, при нормальном к нам отношении со стороны другой цивилизации, представляет наибольший интерес. Но об уровне развития инопланетян можно только догадываться, а об их строении нельзя сказать вообще ничего.
Многие учёные придерживаются мнения, что цивилизация не может развиваться дальше определённого предела, а потом она либо погибает, либо больше не развивается. Например, немецкий астроном фон Хорнер назвал шесть причин, по его мнению, способных ограничить длительность существования технически развитой цивилизации:
- 1) полное уничтожение всякой жизни на планете;
- 2) уничтожение только высокоорганизованных существ;
- 3) физическое или духовное вырождение и вымирание;
- 4) потеря интереса к науке и технике;
- 5) недостаток энергии для развития очень высокоразвитой цивилизации;
- 6) время жизни неограниченно велико;
Последнюю возможность фон Хорнер считает совершенно невероятной. Далее, он считает, что во втором и третьем случаях на той же самой планете может развиться ещё одна цивилизация на основе (или на обломках) старой, причём время такого “возобновления” относительно невелико.
С 5 по 11 сентября 1971 г. в Бюраканской астрофизической обсерватории в Армении состоялась первая международная конференция по проблеме внеземных цивилизаций и связи с ними. На конференции присутствовали компетентные учёные, работающие в различных областях, имеющих отношение к рассматриваемой комплексной проблеме, - астрономы, физики, радиофизики, кибернетики, биологи, химики, археологи, лингвисты, антропологи, историки, социологи. Конференция была организована совместно Академией наук СССР и Национальной Академией наук США с привлечение учёных из других стран. На конференции детально обсуждались многие аспекты проблемы внеземных цивилизаций. Подробному обсуждению были подвергнуты вопросы множественности планетных систем во Вселенной, происхождение жизни на Земле и возможность возникновения жизни на других космических объектах, возникновение и эволюция разумной жизни, возникновение и развитие технологической цивилизации, проблемы поисков сигналов внеземных цивилизаций и следов их деятельности, проблемы установления связи с ними, а также возможные последствия установления контактов.
Г. НИКОЛАЕВ. По материалам журнала "Der Spiegel".
В Млечном Пути - много планет
Телескоп в Канберрской обсерватории (Австралия).
Когда свет от далекой звезды не встречает на своем пути никакого препятствия, до Земли доходит только малая часть света.
Обсерватория на Гавайских островах.
В космосе странствует облако из пыли и газа.
При сильном увеличении на спутнике Юпитера - Европе можно разглядеть ледяные торосы (фото слева). Зонд "Галилей" (фото в центре). Взгляд на иной мир. Картина, переданная зондом "Галилей" с Европы - луны Юпитера.
Австралийскому студенту Крису Фрагиле было поручено во время ночного дежурства в обсерватории пронаблюдать за звездой № 305367462411, находящейся недалеко от центра Млечного Пути. Каждые полчаса он измерял с помощью специального инструмента световой поток от этой звезды. И вот что заметил Крис: свет звезды на какое-то время вдруг стал много ярче... Причину такого феномена студент узнал позже. Но сейчас он с полным правом говорит: "Я был свидетелем эпохального события".
Когда другой австралийский астроном Бруц Петерсон обрабатывал кривую светимости, полученную от этой же звезды, у него, как он сам говорит, перехватило дух: ученый понял, что неожиданное увеличение светимости, замеченное Крисом Фрагиле, объясняется тем, что на фоне диска звезды проходило очень маленькое небесное тело. Это было открытием планеты в далеком космосе. И самое замечательное здесь то, что открыта планета маленькая, подобная Земле вращающаяся вокруг своей звезды (как показали дальнейшие вычисления) примерно на таком же расстоянии, как мы от Солнца. Следовательно, температура на ее поверхности должна быть такой же, как у нас. "Вполне возможно, - считает на основании всего этого Петерсон, - что там возникла какая-то жизнь".
Несколько месяцев астроном повторял и снова повторял наблюдения за звездой в центре Млечного Пути. Параллельно с ним это же делали ученые из новозеландских и американских обсерваторий. Все результаты подтвердили первое наблюдение студента. И только тогда австралийские астрономы опубликовали свое открытие. Они оказались удачливыми охотниками за планетами, но были отнюдь не первыми.
В 1995 году швейцарские астрофизики Мишель Майор и Дидьер Келоз с помощью математической обработки полученных телескопом и компьютером диаграмм открыли, что у звезды, находящейся от нас на расстоянии 48 световых лет (звезда "51" в созвездии Пегаса) есть спутник. Он огромный, тяжелый, похожий на наш Юпитер. О существовании жизни на такой массивной планете не может быть и речи. Это было открытие первой планеты вне Солнечной системы. С тех пор, всего за четыре года, астрономы мира отыскали еще 18 звезд, имеющих хотя бы по одному спутнику.
В апреле нынешнего, 1999, года американские ученые сообщили, что на расстоянии всего лишь в 44 световых года от Земли у звезды, которая видна невооруженным глазом (Ипсилон Андромеды), есть три спутника. Так была открыта первая по соседству с нами солнечная система. Но, как и все обнаруженные до сих пор, ее планеты тоже не пригодны для жизни. Они массивны и близко расположены к своим звездам-солнцам. Значит, там гигантская сила тяжести и адская температура на поверхности. Так что пока единственной теоретически пригодной для возникновения жизни можно считать лишь ту планету, что обнаружена австралийцами.
Ученые мира вплотную взялись за решение сложнейшей загадки, которая издавна волнует человечество: одиноки мы во Вселенной и Земля - это лишь "склеп мироздания" (по словам Жана Пауля) или на других небесных телах тоже есть живые существа, пусть даже совсем не похожие на земные?
Астроном Стив Беквит, который до недавнего времени был шефом команды, руководящей орбитальным телескопом, носящим имя Хаббла, придерживается весьма оптимистической точки зрения: "В Галактике достаточно планет", и притом, по его словам, "с благоприятными условиями для жизни".
В последние годы Беквит настойчиво изучает "гнезда" нарождающихся звезд. По его подсчетам, каждое второе из этих юных светил окружено газопылевым диском. Из этого твердого или газообразного материала в будущем образуются спутники звезды. И рождение таких планетарных семейств не исключение, а, скорее, правило.
Поиск по косвенным уликам
Зарождение жизни в планетарных системах молодых звезд, как считают теперь геологи и биологи, происходит существенно чаще, чем предполагалось ранее. Доказано, что на земном шаре, после того как он сформировался из материи околосолнечного диска, биологически автивные молекулы синтезировались по прошествии всего нескольких сотен миллионов лет с момента возникновения жизни.
"Тотчас, как только возникают сходные с земными физические условия, - пишет нобелевский лауреат Христиан де Дуве, - возникает жизнь". По его мнению, "почти принудительно".
В планах НАСА и Европейского космического агентства - запустить на орбиту гигантский телескоп с одним лишь заданием: искать во Вселенной планеты, принадлежащие другим солнцам. "Я мечтаю, - говорит руководитель американской космической организации Дан Гольдин, - что однажды мы получили снимок похожей на Землю планеты и с таким разрешением, четкостью, что сможем различить облака, континенты, океаны".
Но до этого еще долгий путь. Ныне актуальная задача - искать косвенные признаки далеких планет. Даже для той, открытой австралийцами, "сестры" Земли не определены еще координаты в пространстве. По предварительным подсчетам, планета - двойник Земли - находится на расстоянии в 20 тысяч световых лет от нас. Смешно, конечно, говорить о том, что какие-то существа с этой планеты могли бы просигналить нам световыми лучами: им пришлось бы ждать нашего ответа 40 тысяч лет!
Австралийцы нашли эту сенсационную планету благодаря примененной ими новой поисковой технике. Обсерватория Маунт-Стромоло пережила реконструкцию и стала на сегодня самой совершенной в мире для поиска далеких планет. Телескопы, соединенные с компьютерами, ночь за ночью наблюдают миллионы звезд в центре Млечного Пути. Автоматы регистрируют световой поток, испускаемый каждой из наблюдаемых звезд. Астроном Петерсон командует потоком цифр, полученных компьютером. Нажатием кнопки он вызывает на экран данные о любой из заинтересовавших его звезда и ее изображение.
"Здесь, в середине, - указывает Петерсон на серое пятно на негативе, - это звезда под номером 305367462411, которая навела нас на след планеты".
Самой планеты на снимке не видно - слишком мало света она отражает. Но ее несомненное присутствие выдает эффект, открытый еще А. Эйнштейном. Когда планета проходит между своим Солнцем и направлением, в котором находится наша Земля, то на Земле изображение далекого Солнца становится много ярче, чем обычно: тяготение планеты, подобно линзе, собирает его лучи.
Но могут быть и другие причины таких кратковременных вспышек звезды. Вот почему Петерсон, дабы разрешить сомнения, послал через Интернет свой запрос во все обсерватории южного полушария. Одним из тех, кто подтвердил явление, обнаруженное Петерсоном, и был студент Крис Фрагиле. По запросу Петерсона ему дали задание наблюдать за звездой № 305367462411.
Поиск далеких планет требует много терпения, но порой он дает также и ни с чем несоизмери мое счастье. Астрономы из Калифорнии Джоф Марсей и Пауль Батлер десять лет охотились за дальними планетами, но ни одна не попалась в их "силки". Среди коллег они прослыли упрямцами, занявшимися безнадежным делом. Упрямство ли, упорство ли подтолкнуло их на поиски более совершенной техники. А в том, что планеты существуют, у них сомнений не было...
Новые инструменты окупили себя: Марсей и Батлер обнаружели планету класса Юпитера, а вскоре и еще 12 далеких планет. Теперь у этих "упрямцев" такой план: обследовать 900 ближайших к Земле звезд. Они уверенно заявляют: "У каждой второй мы найдем планеты".
Инструменты, с которыми они сейчас работают, настолько чувствительны, что регистрируют змееподобные движения звезд, вызываемые присутствием близких невидимых масс - планет. Но так можно обнаружить только крупные спутники. Для обнаружения планет с массой Земли их техника еще грубовата.
О том, что планеты-великаны не пригодны для жизни, мы уже говорили. Но, оказывается, и здесь бывают исключения. На расстоянии в 72 световых года от нас есть карликовая звезда в созвездии Девы. Вокруг нее по орбите, примерно равной орбите нашего Меркурия, кружится большая планета с поверхностной температурой плюс 85 о С. Астроном Марсей предполагает, что если у этой планеты есть еще одна или две более прохладные луны, то там могут быть не такие уж плохие условия для жизни.
Калифорнийская обсерватория расположена на Гавайях, в горах, на высоте 4200 метров. Здесь заметно ощущается нехватка кислорода в воздухе. Поэтому люди работают в городке Ваймс и оттуда по проводам управляют телескопом. Двенадцать высокоскоростных компьютеров по командам ученых устанавливают десятиметровое зеркало телескопа в нужную позицию. Лучи из космоса, преобразованные с помощью вычислительной техники, рисуют на экранах цветные спектры далеких звезд и воспроизводят кривые, отображающие то или иное явление на изучаемом солнце. Присутствие планеты угадывается по характерным колебаниям светила около общего центра тяжести всей системы. Расшифровываются они с помощью математики.
Мерсей ведет свой палец вдоль такой волнистой кривой и взволнованно говорит: "Прекраснее этого наука ничего не знает!" "Да, - вторит ему Петерсон, - и хотя знание об иных мирах во Вселенной вряд ли когда-нибудь принесет людям практическую пользу, тем не менее это чудесно - быть уверенным, что мы не одиноки!"
Опыты, подтверждающие гипотезы
Интересны последние открытия в области планетарной астрономии. Впервые были поставлены эксперименты, которые подтвердили гипотезу о возникновении спутников звезд из газопылевых облаков, окружающих нарождающиеся звезды.
Исследователи попробовали сами, своими руками, сотворить планету. Для этого им потребова лась мельчайшая пыль: частицы не должны превышать две тысячные доли миллиметра. Еще понадобились газ и условия невесомости. В январе этого года частицы и газ были запечатаны в вакуумной камере и помещены в орбитальный корабль "Дискавери". Через несколько месяцев (в мае) эксперимент повторили. Была запущена ракета "Maser-8", и она тоже подняла на 300-километровую высоту вакуумный контейнер с такой же смесью пыли и газа. Когда контейнер возвратился на Землю, в нем нашли слабые соединения частичек пыли.
Ученые дали такое толкование этой первой фазе рождения планеты. Побудительным действием послужило известное всем Броуновское движение молекул. Они ударяются в частички пыли и толкают некоторые из них навстречу друг другу. Частицы слепляются. Когда в каком-либо месте скапливается достаточное число таких спаренных (или строенных) частиц, начинает действовать их общее тяготение. Окружающие, даже еще не слипшиеся частицы устремляются к этому центру тяготения, который станет впоследствии сердцевиной астероида, а может быть, и планеты. Вот такое собирание под действием гравитации частиц газопылевого облака, окружающего очень молодую звезду, - это вторая фаза развития - зарождение спутников звезды.
Первая фаза, то есть рождение самих звезд из бесформенных облаков, происходит почти так же. Когда внутреннее давление в облаке уступает гравитационным силам, то частицы как бы падают к центру тяготения. Но не все. Из остатков облака образуется вращающийся газопылевой диск. В таком виде облако живет недолгий срок - всего около 10 тысяч лет. Затем будущая звезда испускает из своих полюсных областей стремительные газовые потоки, которые уносят с собой в пространство часть энергии вращения. Такова новая гипотеза, объясняющая причину замедления циркуляции звезды и окружающего ее облака, опубликованная немецким журналом "Звезды и Вселенная".
Следующие 100 тысяч лет уходят на то, чтобы стабилизировалось облако около звезды. Еще столько же времени рождаются астероиды, и миллионы лет уходят на создание планет. Астрофизик Штауде, автор журнала "Звезды и Вселенная", считает, что, если учитывать возраст звезд, это "спонтанный и быстрый процесс".
Различия в составе и природе планет можно объяснить так. В ближайших к юной звезде окрестностях припланетного облака остаются преимущественно тяжелые частицы, поскольку лучевое давление отгоняет легкие элементы на периферию. Так в нашей Солнечной системе из тяжелых элементов сложились самые близкие к Солнцу планеты - Меркурий и Венера, а дальние - из газов и водяных паров.
Долгое время не хватало одного факта для окончательного утверждения только что изложенной гипотезы образования планет. Нигде астрономы не могли увидеть "тающий" облачный диск, в котором уже просматриваются формирующиеся планеты.
Однако всего несколько месяцев назад сотрудники Колорадского университета нашли в созвездии туманности Ориона облако из частичек необычно большого размера - в сто раз больше, чем в других облаках. По всей видимости, они наблюдали начало второй фазы рождения планет. А в первые дни января нынешнего года орбитальный телескоп Хаббла около звезды № 141569 в созвездии Весов "увидел" вращающееся пылевое облако, разделенное на два кольца. Ведущая эту работу астроном Алиса Вайнбергер предполагает, что рождающаяся планета "очистила" от пыли промежуток между кольцами.
Близкие поиски
Еще за 400 лет до наступления нашей эры греческий философ Метродор писал по поводу мыслей о том, что мы единственные во Вселенной: "Это так же абсурдно, как и надежда на то, что на засеянном поле взойдет единый колосок".
Человечеству нужны были Джордано Бруно, Галилей, Коперник, все успехи астрономии нашего времени, чтобы поверить в возможность существования внеземного разума. Этому есть почти анекдотическое доказательство. В 1938 году радио Нью-Йорка стало передавать радиоспектакль "Борьба миров", сделанный по одноименному роману Герберта Уэллса. Слушатели восприняли передачу как репортаж с места события. В городе началась паника - агрессия марсиан! Тысячи людей бежали из Нью-Йорка.
Первые реальные доказательства существования жизни на планетах нашей Солнечной системы (разумеется, кроме Земли) появились в последние годы. Несколько лет назад сотрудники НАСА сообщили, что ими обнаружены следы микроскопической жизни в метеорите, выбитом из коры Марса и упавшем в Антарктиде. Эта информация моментально облетела весь мир.
Космический зонд "Галилей" находится на расстоянии в 800 миллионов километров от нас. Уже три года он изучает Юпитер и его "семейство". Переданные "Галилеем" изображения спутника Юпитера - Европы (она по размерам сопоставима с нашей Луной) оказались сенсационными.
Снимки принесли изображение поверхности замерзшего океана. Повторные снимки подтвердили, что спутник Юпитера Европа покрыт огромным замерзшим океаном. При большом увеличении можно разглядеть нагромождение льдин, очень похожее на то, что мы видим в Арктике.
Используя поток цифровых данных, полученных от "Галилея", американские геологи предложили модель. Она рисует океан, покрытый 15-километровым слоем льда. А глубина океана около 100 километров.
Если окажется, что все это действительно так, то воды на Европе вдвое больше, чем на Земле.
Метеоритные кратеры на ледяной поверхности спутника Юпитера, встречаются реже, чем на нашей Луне. Это говорит о том, что ледяной панцирь образовался сравнительно недавно - несколько миллионов лет назад.
Тут, конечно, сразу же возникает множество вопросов. Могла ли на поверхности Европы существовать жидкая вода? На таком удалении от Солнца?! Сегодня там - минус 130 о С! Разгадать этот парадокс - задача нелегкая. Однако ученые уже предлагают один из вариантов решения.
Юпитер в 300 раз массивнее, чем Земля. У него гигантское притяжение. Такой силач, как Юпитер, конечно же может возбуждать приливные волны не только в океане Европы, но и в ее недрах. За счет внутреннего трения коры спутника о волны магмы, как предполагают авторы гипотезы, и рождалось тепло в этом далеком от Солнца небесном теле.
Под многокилометровым ледяным панцирем может быть вода с плюсовой температурой, как в наших полярных океанах. В водах Европы (если они существуют), конечно же, абсолютная темнота. Но по нашему земному опыту мы знаем, что солнечный свет не обязателен для многих живых существ. В непроницаемой темноте на дне земных океанов благоденствуют метрового размера черви трубчатого строения, ползают огромные улитки, шагают крабы. Им достаточно энергии, приносимой горячими сернистыми источниками, бьющими на дне океана.
Эти факты дают основание думать, что и в океане Европы существуют микробы либо даже более развитые живые существа.
Американские исследователи планируют отправить робот-спутник, который бы вращался вокруг Европы и смог обстоятельно исследовать эту таинственную луну Юпитера. Старт намечен на 2003 год.
В Центре изучения планет, принадлежащем НАСА, зреет более смелый проект: отправить к Европе автоматическую станцию для посадки на лед. В ее состав входит торпеда с большим запасом атомного топлива. Достигнув поверхности льда, торпеда включит свою печь и, растопляя лед, будет в него погружаться, постепенно дойдет до воды. Там от торпеды отделится крохотная подводная лодка, которая поплывет, исследуя океан. Конечно, будет предусмотрена система передач данных на Землю.
Есть предложения опробовать этот проект на Земле. В Антарктиде российская станция "Восток" в свое время обнаружила озеро под четырехкилометровой толщей льда. Оно сотни тысяч лет отрезано от всего мира. При бурении сквозь лед русские ученые обнаружили в водах этого уникального водоема не известные науке микроорганизмы. НАСА предлагает изучить сначала антарктическое озеро теми же способами, какие разрабатываются для исследования океана на Европе.
Жизнь на Земле демонстрирует и другие, не менее удивительные свои возможности. Германский биолог Карл Штеттер наблюдал организмы, живущие в кипящей воде гейзеров, в горячих нефтяных источниках, в дымящихся вулканических кратерах. Почти все эти "жаростойкие" обитатели Земли обходятся без воздуха и света. Астробиологи оценивают сегодняшний взлет знаний о способности жизни всюду находить себе ниши как истинный переворот в наших представлениях о живом.
Генеральная разведка Вселенной
"Если где-нибудь во Вселенной есть другая жизнь, то она настолько не похожа на нашу, что мы при встрече ее не опознаем", - таковы мысли швейцарского астронома Густава Тамманна. Так думает, наверное, не он один. Но им возражают биологи. Есть общие принципы построения тела существа, приспособленного к тем условиям, которые принято считать пригодными для жизни. Например, глаза - они должны как можно быстрее подавать сигнал мозгу о возникновении опасности. Поэтому практически у всех зрячих существ глаза расположены рядом с мозгом. Или такое непременное правило: разумная жизнь не может развиваться в воде. Вода слишком благоприятная среда для обитания.
Тело перемещается здесь легко, температура меняется в незначительных пределах, погода остается, можно сказать, постоянной. Словом, здесь нет бесконечно изменяющихся условий, которые приходится преодолевать приспособлением, эволюцией. Палеонтологи убедились, что за два миллиона лет обыкновенный речной окунь совсем не изменился. А на суше за этот же срок выделился из мира животных и возник человек...
Роднит всех обитателей планет основополагающее единство химического состава: жидкая вода и углеродные цепи, служащие скелетами живых молекул. Теоретически роль углерода мог взять на себя и кремний. Но, как заметил по поводу роли кремния в живой природе астроном Сет Шостак: "Он свои шансы упустил".
О плотности населения Вселенной говорит тот факт, что мы не получаем никаких сигналов из космоса, что на протяжении истории Земли нашу планету, по всей видимости, не посетила ни одна экспедиция инопланетян. А ведь миллиарды лет были у внеземных цивилизаций, на то чтобы обнаружить нашу хорошо приспособленную для жизни Землю...
Если даже встреча землян с высокоразумными обитателями ближайшей солнечной системы вообще никогда не состоится, поиски жизни во Вселенной все же для нас не будут потерянным временем. "Одно только обнаружение микроба, который существует независимо от земной жизни, было бы по праву признано величайшим достижением науки всех времен", - так определил смысл поисков внеземной жизни австралийский физик Пауль Девис.
Ученые упорно занимаются изучением планет и надеются, что нашли путь, который позволит им обнаружить следы внеземной жизни. Астрофизики из ЕСА - европейского космического агентства - разработали соответствующий проект, получивший название "Дарвин". Он предполагает генеральную разведку значительной части нашей Галактики.
Надо построить беспилотную космическую станцию и отправить ее за пределы орбиты Марса. Станция должна иметь пять зеркальных телескопов, каждый диаметром полтора метра. Собранные в цилиндр при старте телескопа конструкции в конце маршрута должны развернуться в кольцо диаметром 100 метров. Телескопы будут работать согласованно, как части сверхгигантского прибора с площадью зеркала, равной футбольному полю. Это станет возможным, если погрешность в точности согласования положения зеркал не превысит одну миллионную часть миллиметра. Старт станции намечен на 2009 год.
Совершенство конструкции и тщательность ее исполнения нужны, чтобы улавливать отраженный далекими планетами свет. Звезда - хозяйка системы планет излучает света в несколько миллионов раз больше, нежели ее спутники. Поймать в таких условиях отраженный свет звезды от шара размером с Землю - это примерно то же, что, находясь в Берлине, разглядеть бабочку-светлячка, порхающую около автомобильной фары где-то в Каире.
Но когда свет, отраженный планетой, будет пойман станцией, все дальнейшее выглядит много проще. Делается спектральный анализ атмосферы планеты. По количеству в атмосфере кислорода можно судить, есть ли на планете жизнь, хотя бы растительность. Кислород химически очень активен, и на безжизненной планете его чрезвычайно мало в ее атмосфере. А если обнаруживается высокое содержание кислорода - значит, есть организмы, которые его вырабатывают. Предполагается, что таким путем можно узнать и о присутствии воды.
Остроумным экспериментом астрономы уже доказали, что такой анализ планетных атмосфер вполне надежен. Через год после того, как стартовал зонд "Галилей" и уже углубился в космические дали, его датчики были повернуты в сторону Земли. Переданные зондом по радио снимки нашей планеты читались однозначно: на этой планете есть жизнь, так показывает ее атмосфера.
