Мне представляется, что на самом деле мы ищем планеты, не подобные, а эквивалентные Земле. В данном случае эквивалентность – то же самое, как если бы в автосалоне вам сказали, что нет, вам не продадут красный спортивный кабриолет, зато вы можете приобрести другой автомобиль, не красный, не спортивный, вовсе не открытый всем ветрам, но тоже с четырьмя колесами и двигателем.
В самом первом приближении требования к планете, эквивалентной Земле, предполагают, чтобы условия на ее поверхности были похожи на условия в каких-то областях Земли в наши дни или в какие-то периоды ее истории. То есть температуры должны благоприятствовать жидкой воде и самой воды должно быть в изобилии, как и химического топлива и сырья. Вероятно, нужна еще и определенная стабильность, отсутствие слишком бурных и частых перемен или избыточного излучения, разрушительного для биологических структур и объектов.
Интересный вопрос – можно ли найти подобные эквиваленты Земле в местах, которые внешне сильно отличаются от нашей родной планеты, и ответа на него нам придется подождать. Однако, прежде чем мы покинем лигу выдающихся планет и двинемся дальше, нам придется научиться у них еще кое-чему, на первый взгляд неочевидному. Наверное, вы думаете, будто то, что планеты столь разнообразны, само собой разумеется, и тем не менее из этого обстоятельства следуют некоторые достаточно сложные выводы, которые могут сыграть важнейшую роль в наших изысканиях.
За годы, миновавшие с тех пор, как в обсерватории Аресибо были обнаружены планетные объекты вне нашей Солнечной системы, мы нашли тысячи новых планет вокруг тысяч звезд. Мы уверены, что число это будет и дальше расти, поскольку у нас уже достаточно данных, чтобы делать статистические обобщения, оценить общую популяцию планет в Галактике, провести приблизительную перепись. Этим занимались многие ученые, и закономерность в целом вполне ясна.
Если нас интересуют только планеты примерно земного размера – ну, скажем, от половины диаметра Земли до четырех ее диаметров – очевидно, что на Млечном Пути их должно быть от нескольких миллиардов до нескольких десятков миллиардов. Более того, если нас интересуют только те, которые вращаются вокруг своих звезд на нужном расстоянии – таком, чтобы на поверхности были умеренные температуры и жидкая вода, – некоторые исследования оценивают галактическую популяцию таких планет[112] более чем в 20 миллиардов, а иногда и в 40.
При подобном изобилии миров вероятность того, что одна такая планета с благоприятными условиями существует в пределах 16 световых лет от нашего Солнца – по космическим меркам рукой подать – составляет 95 %. Мощности сегодняшних телескопов хватит, чтобы изучить такую планету достаточно подробно. А завтрашнее поколение телескопов и инструментов позволяет надеяться, что мы сможем найти и признаки жизни, о чем я еще расскажу.
Установить сам факт изобилия планет довольно просто – и при этом он фундаментально меняет природу наших вопросов о существовании внеземной жизни. Представьте себе, что было бы, если бы Земля была единственной планетой во Вселенной. Мы бы точно так же задавались вопросом, какова вероятность, что на планете с такими условиями зародилась жизнь, однако ответить на этот вопрос было бы, в сущности, невозможно. Как ни соблазнительно было бы думать, что вероятность очень высока (а иначе как появилась бы жизнь на единственной планете во Вселенной?), доказать это при наличии одного-единственного примера мы бы не могли.
Но если бы в этой гипотетической Вселенной обнаружилась вторая планета, все бы разом изменилось. Была бы и она обитаемой, неважно, – само ее существование дало бы нам возможность делать математические утверждения о вероятности зарождения жизни на планетах, а также оценить вероятность нашего собственного появления. Если бы планет было еще больше, это улучшило бы ситуацию, поскольку каждый следующий ответ «да» или «нет» помогал бы нам определить, с какой частотой возникает жизнь на любой планете.
Итак, налицо неочевидное обстоятельство[113]. Мы уже знаем, что живем во Вселенной, где планет великое множество. Из этого следует, что мы живем во Вселенной, где в принципе можно получить ответ на вопрос о вероятности зарождения жизни, о шансах на абиогенез в каком-нибудь подходящем мире, – при условии, что у нас будет вдоволь времени и технологических умений.
То, что космос должен быть именно таким, – вовсе не данность. Планет могло быть очень мало – и мы все равно существовали бы на одинокой Земле и задавались бы тем же вопросом, просто так и остались бы навеки без ответа. А открытие такого количества планет возвращает нас к идее, о которой я писал в самом начале книги, – к антропному принципу. Возможно, читатель отметит, что Вселенная не просто настроена так, что жизнь может возникнуть в ней по крайней мере однажды, – похоже, она настроена так, чтобы жизнь заинтересовалась своим происхождением и вероятностью абиогенеза.
Мы не знаем в точности, какие из этого можно сделать выводы, по крайней мере, пока. Но это очень интересно – тут сомневаться не приходится; и еще нам определенно нужно будет пересмотреть свои воззрения по мере того как мы углубимся в дальнейшие исследования, не только в пространстве, но и во времени.
Чтобы примириться с идеей Вселенной, полной планет, нам пришлось выйти далеко за пределы привычных рамок. Мы были вынуждены пересмотреть самые разные древние фантазии о неведомых мирах. Как я уже показал, нам пришлось исправлять собственные ошибки, перестать считать, что наша Солнечная система – характерный представитель себе подобных.
Если бы обнаружить даже самые близкие экзопланеты не было так технически сложно, мы бы добрались до этого этапа гораздо раньше, а так при попытках приглядеться к этим тусклым искоркам вокруг сияющих звезд нас ждет множество неожиданностей. Казалось бы, изобилие планет подтверждает наши коперниковские идеи, однако их разнообразие сильно смазывает картину. Судя по некоторым признакам, мы обитаем в несколько необычном месте, и в этом таится намек на то, что нам нужно расширить понятие тонкой настройки Вселенной. Однако на этом история не кончается. Дело в том, что лига выдающихся планет отражает лишь сиюминутный срез истории наших космических соседок. Когда мы сравниваем их с нашей Солнечной системой, то основываемся зачастую на простом наборе параметров, зафиксированных во времени. Между тем сегодняшние условия отражают лишь миг в истории, насчитывающей 4,5 миллиарда лет прошлого и 5 миллиардов лет будущего нашего Солнца и его планет. Так есть ли смысл основывать все свои выводы на таких узких представлениях? Был бы, если бы системы планет были как заводные – бессмертные, неизменные и предсказуемые. Но ведь это не так. Поэтому в следующей главе я открою одну грязную тайну небесной механики, которую тщательнее всего хранят, поскольку она объясняет, почему мы в своем уравнении значимости должны обязательно учитывать ход времени и вероятность перемен.
Великое заблуждение
Cтоял 1889 год, Анри Пуанкаре[114] сравнялось тридцать четыре года, и он был в расцвете творческих сил. Молодой муж и отец, подающий надежды преподаватель в Парижском университете, недавно избранный в престижную Французскую Академию наук, он всего несколько месяцев назад выдвинул гипотезу, которая произвела фурор на торжественном конкурсе: судя по всему, Пуанкаре дал ответ на одну из самых наболевших и трудных задач во всей математической физике. Все в жизни складывалось лучше некуда.
Нам это может показаться немного странным (хотя эта традиция при подходе к самым знаменитым задачам еще сохранилась), однако в конце XIX века нерешенные математические задачи частенько выставляли на конкурсы. Однако здесь был особый случай: патронировал конкурс его величество Оскар II, король Норвегии и Швеции. Мало того, что король Оскар II изучал математику в Упсале, он еще и сохранил тесные связи с академическим миром. Особенно он интересовался недавно основанным журналом «Acta Mathematica»[115], который печатался в Стокгольмском университете (тогда он еще назывался Стокгольмским колледжем). Так что долго ждать не пришлось: кому-то пришла в голову блестящая идея объявить конкурс, которому покровительствовал сам король и результаты которого предстояло опубликовать в этом журнале. О конкурсе объявили в 1885 году и выбрали жюри, состоявшее из самых блестящих математиков Европы и Америки. Участники состязаний должны были дать ответы на четыре знаменитые математические задачи по выбору жюри, однако могли выдвинуть и собственную тему. Эффектным завершающим штрихом было то, что итоги конкурса и вручение призов в начале 1889 года были приурочены к шестидесятилетию Оскара II.
Первый вопрос, с которого начинался список, славился издавна. Называлась задача просто – «Гравитационная задача n тел»[116]. У этой задачи богатая история: она была сформулирована еще в конце XVII века, когда Исаак Ньютон опубликовал законы движения и тяготения. Законы Ньютона прекрасно объясняли форму планетных орбит, и на первый взгляд казалось, будто с их помощью можно рассчитать движение любого набора тел, вовлеченных в гравитационное взаимодействие – и трех тел, и четырех, и произвольного числа n. Ведь все тела притягивают друг друга с силой, которую легко вывести из закона всемирного тяготения Ньютона. Знаешь начальные условия – следовательно, имеешь возможность выполнить все подсчеты с какой угодно точностью.
Рассчитать движение двух тел, например, Солнца и какой-нибудь одной планеты, было относительно просто, однако Ньютон быстро понял, что если имеешь дело с более сложной системой, получается совсем другая история. Как видно, великого Исаака очень сердило, что он не может найти способ решить уравнения, и он писал: «Если не ошибаюсь, рассмотреть все случаи движения одновременно и определить их по точным законам и при помощи простых вычислений – задача, которая превосходит возможности человеческого разума».