Разговоры с таксистами о жизни и устройстве Вселенной - Чарльз Кокелл

последние три десятка лет стала охота за планетами, похожими на Землю, вращающимся вокруг других звезд. К настоящему времени такие телескопы, как «Кеплер» NASA и TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite, т. е. Транзитный обзорный спутник экзопланет[49]), показали, что существует огромное разнообразие этих экзопланет и некоторые из них вращаются вокруг родительских звезд на расстоянии, подходящем для существования жидкой воды. Такие планеты находятся в так называемой «обитаемой зоне», кольце вокруг звезды, где поверхность планеты получает нужное количество звездной радиации: не так много, чтобы планета перегрелась и вода закипела, но и не так мало, чтобы вода намертво замерзла. Кроме того, многие из планет, обнаруженных в этой идеальной зоне, каменистые, а не газообразные, а потому потенциально пригодны для жизни. Реальному Кирку было бы чем заняться.

В следующие два десятилетия растущая мощность телескопов поможет ученым определить, какие газы содержит атмосфера этих далеких миров, что даст нам дополнительную информацию об их пригодности для жизни. Можно задаться вопросом, как это возможно, ведь телескопы наблюдают свет издалека, и мы не будем посылать зонды для взятия химических образцов атмосфер экзопланет. Однако спектроскопия – вещь не новая. Это методика, помогающая определить состав вещества на основе света, который оно излучает, отражает или поглощает. В случае с экзопланетами нас интересует свет, который наши телескопы не увидят. Когда звездный свет проходит через атмосферу планеты, газы в ней поглощают свет с определенной длиной волны. Эти отсутствующие длины волн обнаруживаются нашими детекторами в виде провалов интенсивности света в соответствующей части спектра. В свою очередь, эти впадины являются отпечатками конкретных газов. Например, если в свете, попадающем в наш телескоп, отсутствуют определенные длины волн, связанные с кислородом, то мы знаем, что кислород присутствует в атмосфере. Таким образом ученые могут понять, из чего состоит атмосфера экзопланеты, просто сканируя проходящий через нее свет.

Многие обнаруживаемые газы – это те, которые мы ожидаем найти в атмосфере любой каменистой планеты, такие как углекислый газ и азот. Если нам повезет, наши инструменты могут также обнаружить явные следы воды. Планета с большим количеством воды в атмосфере была бы очень интересной и захватывающей для нас, потому что она, вероятно, также имеет большое количество воды на своей поверхности, потенциально – океанов, благоприятствующих появлению жизни.

Газы, которые могут указать на обитаемость планеты, важны, но не стоит останавливаться на этом. Мы также можем искать газы, указывающие на присутствие самой жизни. Чтобы найти жизнь, нужно искать газы, которые производят живые существа. Это трудная задача, потому что многие газы, являющиеся побочными продуктами живых процессов, также могут образовываться в результате геологических процессов, поэтому они не являются верным признаком. Тем не менее некоторые газы имеют многообещающие перспективы. Удивительно высокое содержание кислорода в нашей собственной атмосфере – 21 % – является накопленным отходом жизнедеятельности бактерий, водорослей и растений, перерабатывающих углекислый газ, поглощающих солнечный свет и производящих сахара, необходимые им для роста. Если бы аналогичная пропорция кислорода была обнаружена в атмосфере экзопланеты, научное сообщество могло бы возликовать.

Ключевое слово – могло бы. Избыток кислорода может быть получен и при отсутствии каких-либо органических процессов: если достаточное количество воды расщепить интенсивным излучением, то она превратится в два составляющих ее вещества – водород и кислород. Однако если мы будем предусмотрительно и тщательно использовать компьютерные модели, то сможем точно определить ложноположительные результаты обнаружения жизни на основе богатой кислородом атмосферы, что позволит нам исключить лишних кандидатов до того, как у нас от радости закружится голова.

Для Кирка было бы проблемой то, что, даже если мы найдем кислород на обитаемой планете, это не означает наличия разумной жизни. Конечно, разуму, подобному нашему, необходим кислород, чтобы собирать энергию из окружающей среды. Но планета с кислородом может быть населена лишь скоплением бактерий, без единого клингонца на горизонте. Поэтому мы должны быть готовы к тому, что в конце концов обнаруженная жизнь будет видна только под микроскопом. Во Вселенной могут господствовать простые существа.

Должны ли мы чувствовать разочарование, если окажется, что мы живем в этой вероятной Вселенной, в которой не существует процветающих цивилизаций? В любом случае обязательно почувствуем. Я точно буду разочарован, а может, и вы тоже. Это абсолютно человеческая реакция. Мы хотим знать, что не одиноки, и жаждем присоединиться к захватывающему межгалактическому обществу. Так хочется дождаться будущего, полного разнообразных, нескончаемых и интригующих бесед с инопланетным разумом. В этом предвкушении нет ничего плохого, ведь оно подстегивает нас продолжать искать странные новые миры и цивилизации, прямо как в «Стартреке».

Конечно, доказать, что инопланетной жизни, разумной или нет, нигде во Вселенной больше не существует, очень трудно, фактически невозможно. Откуда нам знать, что на планете в миллиарде световых лет от нас не прячется изолированное общество? Но, допустим, мы обыскали тысячи похожих на Землю миров, которые обладали всеми нужными ингредиентами для жизни, то есть лучших кандидатов, каких могли найти в соседних к нам частях Вселенной, и все они оказались пусты. О чем это нам может сказать?

Что ж, помимо очевидного вывода о том, что разумные цивилизации встречаются редко, мы могли бы исследовать эти планеты, чтобы выяснить, есть ли на них вообще какая-либо жизнь, хотя бы микробная. Мы можем обнаружить, что, пусть и нет инопланетян, с которыми можно поговорить, но Вселенная полна бактериоподобных существ. Это может быть не менее важно, потому что подсказало бы нам, что жизнь может зародиться достаточно легко, но ее путь от простой воспроизводящейся клетки до продвинутых форм и в конечном счете интеллекта происходит крайне редко. Что-то на этом пути труднодостижимо.

Или вместо этого мы можем обнаружить, что живем во Вселенной планет, на которых есть все ингредиенты для жизни, но почти все они бесплодны. Этот результат – Вселенная, изобилующая пригодными для жизни, но необитаемыми мирами, – был бы удивительным и информативным сам по себе, демонстрируя, что условия, которые делают возможной жизнь, обычны, но цепь событий, которые превращают химические соединения в воспроизводящуюся развивающуюся жизнь, встречается редко. В этом сценарии может быть так, что разум легко развивается из микробов, но вот создание самих микробов и зарождение жизни – тяжелый и деликатный процесс, требующий исключительно редких условий.

Существует множество вариантов, при которых Вселенная может быть тихим местом, – гораздо больше, чем вариантов, при которых она будет населена разумными расами. И каждый из этих сценариев расскажет нам больше о нашем собственном происхождении: насколько вероятно оно было и какие подводные камни и случайные события могли помешать нашему появлению. Было ли зарождение жизни на Земле почти чудом? Было ли появление сложной многоклеточной жизни необычным? Были