Все эти миры - ваши. Научные поиски внеземной жизни - Джон Уиллис

К 2014 г. было обнаружено свыше 1800 планет[3], вращающихся вокруг своих звезд: одни из них одиночные, другие входят в планетные системы. Это число отражает те системы, существование которых можно считать подтвержденным, как правило, с помощью метода спектрометрического измерения лучевой скорости звезд. Несколько тысяч других, в частности те, которые были обнаружены космическим телескопом «Кеплер», с которым мы познакомимся в главе 8, пока считаются «кандидатами» в планеты, ожидающими подтверждения. На этом месте внимательный читатель может заметить, что данный раздел озаглавлен «Миллиарды и миллиарды планет». Как перейти от 1800 планет к миллиардам? Не все звезды Галактики были обследованы на наличие планет, но из тех, что были исследованы, планетными системами обладает значительный процент. В астрономии принято обозначать долю звезд определенного типа, имеющих свои планетные системы, как fp. Как выяснилось, для обычных звезд или, как их еще называют, звезд главной последовательности, которые составляют большинство звезд Млечного Пути, fp находится в пределах от 0,1 до 1 (1 означает, что каждая такая звезда имеет планеты).

Подождите: но ведь это потрясающе! Астрономы обычно имеют дело с величинами, которые мы привыкли называть… астрономическими! Эти величины так велики, что в нашем языке нет для них даже обозначений (масса Солнца, например, составляет 2×1030 кг, иначе говоря, это двойка с 30 нулями; средняя плотность вещества и энергии во Вселенной — 9×10–27 кг/м3, т. е. девятке предшествуют 26 нулей). В астрономии число между 0,1 и 1 можно считать равным 1. Так что с точностью до порядка мы можем считать, что планетной системой обладает каждая звезда.

Если вы не возражали против моего предыдущего утверждения о том, что в нашей Солнечной системе нет ничего необычного, то это открытие тоже не должно вызвать у вас чувство протеста. Поражает лишь то, что, глядя в звездное небо, на все эти видимые невооруженным глазом 3000 звезд Млечного Пути, вы вполне можете ожидать, что у каждой из них есть своя планета. А у многих, возможно, есть и своя планетная система. Ни одна из них не будет точной копией нашей Солнечной системы, но если принимать во внимание планетные массы и физический состав, которые мы рассчитываем найти, то можно вполне рассчитывать на очень близкое сходство. Так что когда вы представляете себе 400 млрд звезд, которые, согласно нашим представлениям, составляют галактику Млечный Путь, вы вправе надеяться, что вас там ждут 400 млрд (или около того) планет.

Как будут выглядеть инопланетяне? Полагаю, ни для кого не секрет, что инопланетян в кино обычно представляют в виде гуманоидов по двум причинам: так дешевле, и людям более симпатичны антропоморфные инопланетяне. Из этого правила есть много исключений, но вопрос заключается в том, с чего следует начать поиск инопланетной жизни?

Хоть я и не исключаю, что в один прекрасный день какой-нибудь марсоход снимет замедленное видео, на котором крошечный марсианский слизняк будет ползти по пыльной марсианской равнине, но столь прямолинейные методы для наших целей не подходят. Явление, которое мы называем жизнью, — это набор взаимосвязанных химических процессов; переработка энергии, необходимой для поддержания жизни, приводит к выделению различных побочных продуктов (выдохните, и вы поймете, что я имею в виду). Следовательно, в наших поисках жизни имеет смысл учитывать, как присутствие живых организмов меняет состав окружающей среды. Проявление последствий биологических процессов называется биосигнатурой. Наилучшими или наиболее исчерпывающими можно считать те биосигнатуры, которые нельзя получить методами неорганической химии.

Что касается Земли, то присутствие в атмосфере кислорода, производимого растениями в процессе фотосинтеза, — очевидная биосигнатура. Наблюдатели из космоса, заметив, что атмосфера Земли на 20 % состоит из кислорода, возможно, сделают осторожное допущение, что это — следствие какого-то неизвестного процесса небиологической природы. Однако они непременно заметят, что нашу планету отличает множество признаков, которые указывают на присутствие жизни. Мы явно можем рассчитывать на более пристальное внимание. Подобным же образом астрономы определяют биосигнатуры (в данном случае — атмосферный биомаркер).

Так что, возможно, с практической точки зрения имеет смысл сначала определить, что может служить признаком жизни. Но как быть с источником этих изменений — с живыми организмами? Ранее я утверждал, что, столкнувшись с вопросом, как нам организовать поиск жизни во Вселенной, следует начать с того, что мы знаем о жизни на Земле, и потом оценить, в каком направлении имело бы смысл распространить наши знания.

С этой точки зрения нам следует первым делом обратить внимание на земные организмы: одноклеточные бактерии и археи. Как ни посмотри, эти организмы распространены на Земле шире всего. Бактерии и археи, которые сегодня образуют наибольший объем живой материи (биомассы) на нашей планете, существовали непрерывно на протяжении 3,5–4 млрд лет (динозавры просуществовали 165 млн лет, а мы — пока что всего лишь 2 млн).

И тут важно не осложнять дело, особенно если вы работаете в лаборатории, которая занимается разработкой инструментов для дистанционного поиска жизни на отдаленных планетах и их спутниках. Допустим, вы поставите себе целью сконструировать инструмент, который сможет обнаружить биосигнатуру инопланетной жизни. Когда вы решите эту задачу (и соберете целую кучу научных премий), впору будет задуматься: как же на самом деле выглядит инопланетный слизняк и как устроен?

Где будет открыта новая жизнь? Может, мы обнаружим признаки жизни в образце бактериальной слизи, взятом на Титане, спутнике Сатурна? Или, наблюдая какую-либо экзопланету, мы получим свидетельства присутствия в ее атмосфере биомаркера? А может, искусственная жизнь будет получена в пробирке? Или мы получим сообщение, посланное нам из глубин космоса какой-то разумной формой жизни? Что ж, возможно всякое. Однако перед ученым, располагающим лишь ограниченным набором инструментов, встает вопрос: куда направить свои поиски внеземной жизни? Другими словами, если у вас есть средства только на один космический аппарат, куда вы его пошлете?

Когда я задаю такие вопросы своим студентам, большинство из них выбирает бактериальную слизь или биомаркеры. Другие рассчитывают на жизнь из пробирки, а один или двое готовы терпеливо ждать у телефона. Такие ответы — результат полученных в процессе обучения естественно-научных знаний. Цель этого вопроса — заставить их задуматься о том, каким может быть точный сценарий контакта и как нам — в научном и в человеческом плане — на него реагировать.

А теперь переходим к самому интересному: когда мы обнаружим новую жизнь? Через 10 лет? Через 100? А может, через 1000? И снова ответ будет зависеть от точки зрения. Через 10 лет — это, вероятно, чересчур оптимистичный подход. Для этого требуется допустить, что жизнь широко распространена в тех местах, где мы ее ищем, и что у нас имеется рабочее оборудование, позволяющее сделать однозначный вывод о существовании жизни. Через 1000 лет — мне представляется довольно пессимистичным взглядом. В соответствии с ним открытие переносится в отдаленное будущее, почти не зависящее от наших сегодняшних усилий, из чего можно сделать вывод, что шансы добиться успеха в ближайшей перспективе равны нулю.