Внеземная жизнь
Почему ученые так мечтают найти жизнь на других планетах, пусть и в самом простейшем виде? Потому что это значительно углубит наши представления о Вселенной, о том, как возникает и развивается жизнь в нашем мире.
Возможна ли жизнь из кремния в нашей Вселенной?
Нам сложно представить, что есть другие формы жизни кроме водно-углеродных. А если они все-таки есть, то какие они? Давайте выясним, что говорит об этом альтернативная биохимия.
Когда я изучаю статьи и исследования астрофизиков и астробиологов о поиске внеземной жизни, мне всегда неприятно бросается в глаза одно слово – «вода»!
Это главный критерий поиска жизни сейчас. Если на планете возможна вода в жидком состоянии, значит, возможна и жизнь – вот главный тезис ученых!
Эта мысль, на мой взгляд, идет от ограниченности нашей картины мира. Логично считать, что если однажды жизнь зародилась из углеродных молекул в воде, то и в других местах так же.
Но ведь могут быть самые причудливые формы жизни, далекие и от воды, и от органики. С точки зрения эволюции они даже более логичны: во Вселенной у них будет гораздо больше пригодных для обитания мест, чем у человека.
Изучением возможных форм жизни занимается целое направление – так называемая альтернативная биохимия. Самый популярный у ученых вариант на замену углерода – кремний.
Кремниевые организмы
Интересно, а есть ли здесь среди читателей олдскульные компьютерщики? Наверняка вспомните эпическую стратегию Master of Orion 2, в которой фигурируют кремниевые пришельцы – раса Силикоидов. Могут жить где угодно, хоть на огненной токсичной планете. Но совершенно некоммуникабельны. Им проще развязать войну, чем вести дипломатию, заключать выгодные сделки и альянсы.
Эта форма жизни часто фигурирует в научной фантастике, и неспроста. Кремний похож на углерод. Он способен создавать структуры, которые очень похожи на углеводороды, необходимые для органической жизни.
Кремниевые кристаллы используются в создании современных процессоров для компьютера. К тому же кремний – очень распространенный материал, а значит, вероятность экспериментов с ним со стороны природы гораздо выше.
Это были бы организмы, которые куда устойчивее к внешней среде, чем мы. Они не зависят от воды, и жара свыше 100 градусов, когда вода вскипает, им не страшна. Серная кислота, которой много в атмосферах других планет, только укрепит кремниевые организмы. С питанием тоже проблем не будет: им не нужны сельское хозяйство и супермаркеты – добывать пищу можно даже из токсичной атмосферы. Да и нужно ее совсем немного. Нарастить кристаллы кремния можно относительно просто во многих средах.
Метаболизм у кремниевых существ был бы очень медленным, а это, как показывает опыт на Земле, заметно удлиняет жизнь. То есть прожить миллионы лет такому, простите за каламбур, «кристально чистому человеку» проблем бы не составило.
Эволюция же любит тех, кто адаптирован под свою среду, разве нет? А такая среда – в порядке вещей на большинстве планет в нашей Вселенной.
А как же ДНК и белки? В общем, про кремний пока все звучит очень убедительно, кроме одного. Органические молекулы могут образовывать разные и сложные структуры. Поэтому мы и видим такое разнообразие органической жизни на Земле. А эта сложность важна, чтобы сложить ДНК или сложные белки. При этом органика постоянно развивается, образуя новые структуры.
Как пишет ученый Джим Стамелл в своей книге «Судебная химия», сейчас науке известно более 8 миллионов органических соединений. И всего 100 тысяч неорганических. Поэтому неорганическим соединениям сложно дать разнообразие, необходимое для возникновения жизни.
Чтобы биологическая машинка работала как часы, важно решить и проблему отходов. При окислении мы легко выводим углекислый газ из организма. А у кремниевых существ при окислении образуется песок. Вывести его гораздо сложнее.
Что ж, аргументы Стамелла можно понять. С другой стороны, у таких организмов было бы гораздо больше возможностей проверить себя в деле. И выбрать тот самый, устойчивый для жизни вариант.
Так возможна ли жизнь из кремния? Единого мнения у ученых нет, исследования ведутся. Я вполне допускаю такую вероятность – с учетом масштаба, законов эволюции и огромного числа попыток. Однако биологи в целом относятся скептически к тому, что кремниевые формы жизни распространены во Вселенной.
Почему органическая жизнь – самая вероятная во вселенной
Земная экосистема поддерживается в циклическом режиме: одна жизнь является пищей для другой. А затем все это снова возвращается в цикл. Это помогает поддерживать существование жизни.
Таким образом, если есть один тип жизни, то остальные участники экосистемы вписываются последовательно за ним. Тогда эта экосистема может процветать.
У жизни есть два основных требования: способность к воспроизводству и химические вещества, необходимые для проведения реакций.
Органика подходит для того, чтобы создать широкий спектр соединений. Здесь нужны сильные связи с разными элементами – тогда множество самых разных молекул будут оставаться стабильными.
Важно, чтобы можно было их по-разному перегруппировать. Потому что надо попробовать разные варианты, чтобы в ходе эволюции выработался самый дееспособный.
Углерод обеспечивает такую основу. Он легко устанавливает связи с другим углеродом, азотом, кислородом и водородом. Люди не знают других элементов, обладающих подобными свойствами.
Ученые моделировали самые разные формы, которые отвечают главным критериям жизни. Кроме органической, теоретически возможны кибернетические формы. Но это с учетом, что строила и развивала их органическая цивилизация на высоком уровне технического развития.
Могут существовать разные формы жизни, но только углерод и – гипотетически – кремний могут дать жизнь в сложных ее формах.
Метановая форма жизни
Жизнь, основанная на метане, могла бы употреблять водород, ацетилен и этан. На выходе выдыхался бы метан вместо углекислого газа.
В теории это возможный вариант. Однако крайне маловероятно появление сложных форм жизни. В лучшем случае – простейшие одноклеточные.
На замену углероду также рассматриваются бор и фосфор. Но они проигрывают. Бор проигрывает по образованию сложных связей. Фосфор слишком активен и требователен к ресурсам. Углерод в любом случае будет более энергоэффективен. Да и в космосе он распространен больше. Поэтому углеродные формы жизни пока, по мнению современной науки, остаются наиболее вероятными.
Итак, если руководствоваться современными научными знаниями, то наиболее вероятная жизнь – все-таки органическая. Потому что у нее гораздо больше вариантов для биоразнообразия.
Значит, углерод и наша органика – наиболее вероятные кандидаты на сложные формы жизни. Следовательно, внеземные формы жизни стоит искать на планетах, похожих на Землю.
Давайте посмотрим, как может меняться углеродная жизнь в зависимости от различных физических условий, которые есть на тех или иных планетах.
Какой может быть жизнь на планетах с низкой гравитацией
Знакомый врач мне недавно сказал: «Человек будто создан для жизни в других условиях. Если бы гравитация была ниже, мы были бы здоровее. Не было бы проблем с суставами. Снизилась бы нагрузка на сердце и другие жизненно важные системы».
С одной стороны, он прав: от низкой гравитации наше тело бы только обрадовалось. А с другой… неспроста оно устроено именно так. И в условиях с низкой гравитацией человек эволюционировал бы совсем иначе. Да и условия были бы куда менее комфортными.
Каковы ключевые особенности, которые ждут потенциальную жизнь на планетах с низкой гравитацией?
Планеты с низкой гравитацией (в разы ниже земной) по размерам будут уступать нашей планете. Скорее всего, незначительно, потому что наша Земля – довольно плотная по меркам космоса планета. В основном из-за крупного железного ядра. Планета-океан может обладать низкой гравитацией, а по размерам быть практически такой же.
Особенности для жизни на планетах с низкой гравитацией:
Теряют атмосферу. Планеты с низкой гравитацией крайне уязвимы. Их гравитации может не хватить на то, чтобы удержать атмосферу.
Звездный ветер – поток ионизированных частиц от ближайшей звезды – будет сдувать атмосферу. По этой причине, например, атмосферы нет на Меркурии и Луне.
Атмосфера может регулярно обновляться, а после – снова исчезать при вспышках на звезде. Подобное, например, происходит с Марсом, который раньше обладал атмосферой, но ее сдул солнечный ветер. Поэтому все сценарии колонизации Марса предусматривают механизмы регулярного восстановления атмосферы.
На такой планете все равно возможна жизнь, если планета будет находиться дальше от своего Солнца, чем наша Земля. Тогда звездный ветер не так страшен. Но будет холоднее – в лучшем случае как в нашей Антарктиде. Поэтому формы жизни здесь должны быть готовы переносить суровые холода.
Электромагнитный экран. Такие планеты быстрее теряют внутреннее тепло. Поэтому им сложнее поддерживать жидкое ядро. А именно оно генерирует магнитное поле, которое защищает от враждебного космического излучения.
Высокие горы
Здесь вам не равнина, здесь климат иной.
Идут лавины одна за одной,
И здесь за камнепадом ревет камнепад…
Песня Высоцкого идеально описывает жизнь на такой планете.
На планетах с низкой гравитацией горы будут пропорционально выше. Здесь будут сильнее перепады между самой высокой и самой глубокой точками.
Яркий пример – потухший вулкан Олимп на Марсе. Это самая высокая гора в Солнечной системе – 26 километров в высоту от основания.
И все-таки жизнь на планетах с низкой гравитацией возможна! Причем даже в сложных формах.
Недостатки, о которых я написал выше, могут быть нивелированы, если небольшая планета является спутником газового гиганта. Его магнитное поле будет защищать от радиации и своего спутника.
Идеальная ситуация – когда магнитное поле есть и у спутника, и у его главной планеты.
К примеру, у спутника Сатурна Титана ситуация именно такая. И Титан потенциально пригоден для жизни, хотя его масса почти в 45 (!) раз меньше земной, а гравитация ниже в 7 раз. От радиации Титан защищен, атмосфера сохранилась. Более того, атмосфера здесь настолько плотная, что человек мог бы там летать, если бы соорудил крылья. А главное – на Титане возможна вода в жидком виде, которая образует океан. Правда, как и у любой холодной планеты (а температура на поверхности Титана –180 ℃), эта вода находится на глубине, под поверхностью.
Поэтому спутники, на поверхности которых бурлит океан, могут быть пригодны для жизни. Хотя высока вероятность, что она будет простой и одноклеточной.
Как может развиваться жизнь на планете с низкой гравитацией земного типа?
Если планета будет похожа на Землю, только с чуть меньшей гравитацией – например, лишь на 20–30 % ниже земной, – жизнь здесь может быть вполне комфортной. Потенциально такие экзопланеты, расположенные в других звездных системах, могут подойти для колонизации.
Вероятность появления сложных форм жизни здесь довольно велика – если для этого будет подходящая температура, чтобы вода была в жидком состоянии.
На таких планетах вырастали бы гигантские деревья. Они играли бы огромную роль в экосистеме планеты, гораздо бóльшую, чем на Земле. Ведь гигантские деревья становились бы домом для множества организмов, как на Пандоре в фильме «Аватар».
Деревья выступали бы целыми городами для животных, обеспечивая их и пищей, и укрытием. При этом симбиоз был бы здесь в ходу больше, чем паразитизм. Иначе такая экосистема с деревьями-гигантами просто оказалась бы неустойчивой с эволюционной точки зрения.
Живые организмы на такой планете будут длиннее – потому что передвигаться здесь проще.
Такую гипотезу высказал Константин Циолковский, анализируя планеты Солнечной системы. К примеру, по его расчетам получалось, что если бы на Марсе была жизнь (гравитация Марса на 62 % ниже земной), то организмы тут были бы в три раза крупнее.
Срок жизни живых организмов здесь теоретически может быть дольше. Потому что на Земле крупные животные в среднем живут дольше мелких.
Если атмосфера будет плотнее земной (а таких планет много), то летающих организмов будет намного больше. В том числе и гигантских. Им проще будет прыгнуть высоко вверх и планировать (примерно так на земле в доисторические времена летали гигантские птерозавры).
Гипотетически некоторые организмы смогли бы приспособиться здесь жить без ног. Например, шарообразные животные, передвигающиеся в стиле перекати-поля.
Каким бы был человек, если бы гравитация Земли была ниже
Скорее всего, мы бы не смогли извлечь максимальную выгоду из такой ситуации. Ведь эволюционировали бы мы в условиях низкой гравитации миллионы лет. А природа очень не любит тратить лишние ресурсы там, где можно обойтись минимальными энергозатратами.
Поэтому кости у нас были бы тоньше, а сердце – меньше и слабее. Оно не было бы готово к нагрузке с высокой гравитацией. Мышцы тоже стали бы не так сильно нужны. И «качок» на такой планете выглядел бы как современный «ботаник», а остальные – еще слабее. Потому что нужны бы были гораздо меньшие усилия, чтобы привести конечности в движение.
Скорее всего, человек эволюционировал бы так, что стал бы похож на стереотипного инопланетянина, какими их любят изображать в кино и комиксах.
Риск диабета также бы вырос: он мог бы наступить всего лишь от пары чашек сладкого чая в сутки. Потому что мышечная масса все-таки защищает наш организм от инсулинорезистентности.
Подводя итог, мы можем констатировать: если не получится найти планеты, очень похожие на Землю, то следующая ближайшая цель – планеты с низкой гравитацией.
Какой может быть жизнь на планетах с высокой гравитацией
Для нас земная гравитация представляет массу неудобств.
Нагрузка на суставы, сердце и другие органы – все это завязано на силе притяжения нашей планеты. А если бы гравитация была еще выше? Человеку точно было бы некомфортно: мы не приспособлены к жизни в таких условиях.
Какой в принципе может быть жизнь на планетах с высокой гравитацией? Как бы она адаптировалась к этим трудным условиям?
Мы будем рассматривать формы жизни на планетах, где гравитация выше земной, но не более чем в два раза. Такие планеты потенциально могут представлять интерес для колонизации. Планеты с гравитацией, которая превышает земную в разы, для жизни в человеческом понимании не подойдут.
Таких планет очень много. Для сравнения, ускорение свободного падения для Юпитера – планеты, которая в 317,8 раза по массе превосходит Землю, – всего в 2,5 раза выше земного.
Много ли в нашей галактике планет с высокой гравитацией?
Да, это довольно распространенное явление. Всего ученым известно около 5000 экзопланет. И большинство из них – крупные объекты с массой гораздо большей, чем у Земли.
С другой стороны, у ученых пока нет ответа на вопрос, правда ли крупных планет больше или просто мы их находим, потому что планеты-гиганты проще обнаружить.
В любом случае, в Солнечной системе кроме Земли есть четыре планеты крупнее и три – помельче. А значит, планеты с высокой гравитацией – скорее норма для нашей галактики.
Большие или маленькие животные
В кинематографе и компьютерных играх часто фигурируют разумные расы, которые появились на планетах с высокой гравитацией. Все они выглядят крупными монстрами с крепким, плотным телом.
Есть две гипотезы о том, насколько крупными будут местные формы жизни. И основаны эти гипотезы на моделировании плотности атмосферы. У большинства гигантских планет атмосфера будет плотнее земной. В таких условиях, скорее всего, будут процветать крупные формы жизни.
Если же концентрация газа невелика, то здесь вероятнее формы жизни, напоминающие небольших пауков.
Важная особенность мира с высокой гравитацией: последствия от падения здесь гораздо серьезнее. Поэтому нужны крепкие мышцы – не только чтобы передвигаться, но и чтобы быть максимально устойчивым. И желательно много ног, как у фантастических элкоров из вселенной Mass Effect.
Вполне вероятно, что тут вообще не будет двуногих существ, а вот обладатели шести и более конечностей вполне возможны. Это нужно, чтобы походка была стабильной, а центр тяжести расположен ближе к поверхности.
Мощные органы
У планет с высокой гравитацией атмосфера, как правило, плотнее. Поэтому и легкие должны быть мощнее, чтобы вдыхать и обрабатывать плотный воздух.
Нагрузка на сердце тут также выше: нужно перекачивать кровь вопреки большой силе тяжести.
Гигантские насекомые
Важное ограничение по размеру насекомых – концентрация кислорода. Это связано со спецификой их дыхания. У насекомых принципиально другая сердечно-сосудистая система. Их гемолимфа находится в полости и не разносится по сосудам. Кислород в ткани у насекомых переносит развитая система трахей. И скорость попадания кислорода из воздуха в гемолимфу зависит от концентрации кислорода в воздухе. Чем кислорода больше, тем этот процесс эффективнее.
Кстати, на нашей планете уже существовали гигантские насекомые, например стрекозы. И гигантские многоножки артроплевры, которые вырастали в длину до двух с половиной метров. В доисторические времена кислорода было больше, и это снимало ограничения на размер.
Такие животные, как гигантские артроплевры, на экзопланетах весьма вероятны. Ведь они «стелются» по земле, у них много ног – идеальная конструкция тела в условиях высокой гравитации.
Быть «плоским» в условиях высокой гравитации может быть выгодно, ведь ты перераспределяешь давление по всему телу.
Впрочем, на такой планете не только насекомые смогут достигать больших габаритов. Все животные в среднем могут быть крупнее за счет все той же концентрации кислорода.
Деревья в шляпах
Деревьям здесь не получится вертикально вырастать до гигантских размеров. Но ведь им нужно как-то получать энергию местной звезды для фотосинтеза? Да и в целом богатая флора нужна, чтобы насытить всю травоядную часть фауны.
Один из возможных вариантов решения проблемы – деревья со шляпками, подобными грибным. Это своеобразные солнечные батареи, которые смогут собирать максимум энергии звезды, не вырастая при этом до огромных размеров.
Боязнь высоты
В ходе эволюции у большинства животных здесь должна развиться боязнь высоты. Ведь падение может стать фатальным. Добавим к этому факт, что габариты у большинства местной фауны будут в целом выше земных.
Рефлексы также, скорее всего, будут выше, чем у земных животных. Все это связано с опасностью падений.
Могут ли появиться на такой планете летающие животные?
В массовом масштабе – точно нет. Может помочь, опять же, плотная атмосфера. В ней летающие животные смогут плавать, как киты в воде. Поэтому теоретически здесь возможны летающие гиганты. А атмосфера будет достаточно плотной, чтобы держать их вес, как вода держит кита.
Богатая водная фауна и никакого серфинга
Цена выхода из воды для местной фауны будет весьма высокой. И у них будет меньше мотивации осваивать сушу. Зачем выходить из воды, если она эффективно поддерживает большой вес?
Зато серфингистов в эти края точно не заманишь. Разве что начинающих. Дело в том, что волны в местных океанах будут маленькими.
Вулканы – редкие, но разрушительные
Чтобы вулкан начал выбрасывать лаву, здесь потребуется куда большее давление. И это будет приводить к тому, что вулкан долго будет копить в себе силы перед извержением.
Извержение вулканов будет на такой планете крайне редким явлением. Но куда более разрушительным. Одновременная работа нескольких вулканов будет приводить к катастрофам, сравнимым с падением астероида, убившего динозавров.
Цивилизации могут быть заперты на своих планетах
Если здесь есть разумная жизнь, ей гораздо сложнее покинуть пределы своей планеты.
Астрофизик из обсерватории Зоннеберга Майкл Гиппке смоделировал ситуацию, какие ресурсы нужны инопланетянам, чтобы преодолеть гравитацию своей планеты.
«Высокая гравитация делает космические перелеты с таких миров намного более сложными, поскольку необходимая топливная масса в данном случае будет расти по экспоненте», – считает Гиппке.
Для достижения второй космической скорости потребуются гигантские ресурсы и очень большие ракеты, в разы превыша-ющие те, что мы строим на Земле.
Чтобы цивилизации вылететь с планеты с высокой гравитацией, ей нужно быть на более высокой стадии развития, чем люди. В частности, эффективно было бы освоить альтернативные источники энергии.
Жизнь возможна и без звезды. Планеты-изгои
В космосе бывают планеты-изгои. Что это за объекты?
Изгоями называют те планеты, которые не вращаются вокруг звезды. Когда-то они были обычными планетами, как Земля или Сатурн, но по разным причинам были выброшены за пределы своей звездной системы. Сами по себе они образовываться не могут. Им обязательно в начале существования нужна звезда.
Наиболее распространенная причина выбрасывания – приближение другой звезды. Гравитация второй звезды нарушает орбиту планеты. Такое бывает и в системах двойных звезд.
В Солнечной системе был еще один газовый гигант
У астрофизиков есть так называемая гипотеза о пятом газовом гиганте. В Солнечной системе была еще одна крупная планета, которая вылетела с орбиты на заре своего существования.
Американский астрофизик Дэвид Несворны моделировал процесс появления планет в Солнечной системе и выяснил, что Юпитер – когда он только появился – располагался гораздо дальше от Солнца. А приблизился к светилу, потому что были вытеснены более мелкие планеты.
Согласно гипотезе, в Солнечной системе был еще один – кроме Юпитера, Сатурна, Нептуна и Урана – газовый гигант. Он был выброшен с орбиты и улетел за пределы Солнечной системы, став планетой-изгоем. У него даже могли быть собственные спутники, вместе с которыми он сейчас путешествует по просторам космоса.
Произошло это примерно 4 миллиарда лет назад. Земля тогда уже существовала, хотя и была совсем молодой.
На планетах-изгоях возможна жизнь
Любопытно, но на планетах-изгоях может быть жизнь! Такую гипотетическую модель предложил астрофизик Дэвид Стивенсон из Калифорнийского технологического института. Как это возможно в отсутствие тепла и света звезды?
Дело в том, что, если планета крупная, может хватить внутреннего тепла из ее недр. А толстая водородная атмосфера создаст парниковый эффект и не будет выпускать тепло за пределы планеты.
На такой планете достаточно тепла, чтобы была вода в жидком виде. Вряд ли здесь возможны сложные формы жизни, но одноклеточные и даже простые многоклеточные – вполне!
Какие планеты-изгои удалось обнаружить ученым
Поскольку они не вращаются вокруг звезды и не излучают свет, планеты-изгои очень трудно найти. Обычно замечают такие планеты по гравитационному смещению. И речь, как правило, идет о крупных объектах типа Юпитера или Сатурна. Но в 2020 году ученые обнаружили планету-изгой, которая по размерам идентична нашей Земле.
Куда летят планеты-изгои
Планеты-изгои, хоть и лишены своей звезды, все равно не стоят на месте, а находятся в движении. Просто вращаются они вокруг центра галактики.
Вероятность их столкновения с другими планетами или возможность интегрироваться в другую звездную систему практически равна нулю. Слишком уж велики космические расстояния – много пустоты.
Может ли планета-изгой присоединиться к нашей Солнечной системе?
Мы обнаружили множество планет-изгоев, но галактика огромна, а расстояние между звездами составляет триллионы километров.
Вероятность захвата планеты-изгоя другой звездной системой невелика, хотя и отлична от нуля.
Если бы планета-изгой попала в нашу Солнечную систему, она бы начала притягиваться к Солнцу. Но так как планета-изгой находится в поступательном движении, она пролетела бы на скорости и не упала на нашу звезду, а вылетела бы на высокоэллиптическую орбиту. Такое происходит с залетными кометами. Потом их выбрасывает из Солнечной системы.
Наиболее вероятный сценарий: своенравная планета-изгой сперва пролетит мимо, затем будет захвачена на длинную орбиту, а потом снова вылетит в космос.
Чтобы у планеты-изгоя возникла стабильная орбита, как у других планет, потребуются миллионы лет и особые обстоятельства. Должно совпасть расположение газовых гигантов, таких как Юпитер, Сатурн, Нептун и Уран, которые затормозят эту планету своим гравитационным воздействием. Но такой сценарий крайне маловероятен.
Ученые предупреждают: Знакомство с новой жизнью может быть опасным
Если в России пока внеземные цивилизации остаются в основном в рамках научной фантастики, в США они уже давно являются предметом исследований. На базе научных институтов создаются факультеты SETI (аббревиатура от Search for Extraterrestrial Intelligence – поиск внеземных цивилизаций).
Что ж, на самом деле это логично. Ведь преимущество в будущем получит тот, кто более подготовлен к потенциальному контакту.
Исследования ведутся теоретические. Ученые моделируют различные ситуации, которые могут произойти при встрече с инопланетными формами жизни.
Про разумных и агрессивных инопланетян уже снято немало фантастических фильмов. Но не факт, что такая высокоразвитая жизнь существует. Весьма вероятно, с учетом сложных условий на разных планетах, что первая жизнь, которую мы встретим, может быть не самой развитой.
К примеру, несколько миллиардов лет на Земле жили только одноклеточные организмы. И только 1,7 миллиарда лет назад стали появляться первые многоклеточные.
Разумной же форме жизни с развитым интеллектом всего чуть более 200 тысяч лет.
Так что встреча с неразумной жизнью, более того – в ее простейшем виде, по теории вероятности гораздо выше. И здесь могут быть свои подводные камни.
Профессор биологии вторжения (есть и такая специальность!) из Университета Макгилла в Монреале Энтони Риккарди в статье, опубликованной в научном журнале BioScience, выразил опасение, что инопланетные организмы могут попасть на наш космический корабль и заразить жизнь на Земле.
На Западе сейчас резкий всплеск интереса к исследованиям космоса. Но если бесконтрольно изучать космос, есть два больших риска. Они нас ждут в случае, если мы встретим внеземную жизнь:
1. Мы можем случайно уничтожить ее. В свое время, когда европейцы колонизировали Америку, большинство индейцев погибли из-за заболеваний, которые принесли с собой жители Европы. У европейцев был иммунитет, а вот индейцы гибли от эпидемии оспы и других болезней.
2. Инопланетная жизнь может представлять угрозу для нашей планеты. Особенно если случайно попадет на Землю в космическом аппарате.
«Поиск жизни за пределами нашего мира – захватывающее занятие, которое может привести к огромному открытию в недалеком будущем, – сказал Live Science в электронном письме ведущий автор Энтони Риккарди, профессор биологии вторжения из Университета Макгилла в Монреале. – Однако перед лицом увеличения количества космических миссий (включая те, которые предназначены для возврата образцов на Землю), крайне важно снизить риски биологического заражения в обоих направлениях».
Конечно, проникнуть сквозь космическое пространство и достигнуть Земли – задача для внеземной жизни немыслимая. Крайне маловероятно, что внеземные организмы выживут, прилетев на внешней стороне космического корабля.
Однако на нашей планете мы уже бездумно натворили массу ошибок, отмечает ученый. Например, гриб Austropucciniapsidii из Южной Америки был завезен в Австралию при неизвестных обстоятельствах. Гриб атаковал местные эвкалиптовые деревья. Он задерживает их рост, а иногда и просто уничтожает. Естественным путем этот гриб никогда бы не попал в Австралию.
Как говорится в исследовании, островные экосистемы, которые развиваются в географической изоляции – например, на островах и в таких странах, как Австралия, – особенно уязвимы для инвазивных видов. Местная флора и фауна в ходе эволюции не выработала механизм адаптации для борьбы с такими «захватчиками».
Исследователи предлагают расширить протоколы биобезопасности, связанные с космическими путешествиями. Внимание должно быть сосредоточено на диагностике, чтобы как можно раньше обнаружить потенциальные организмы. И чтобы у людей был четкий и быстрый план, как реагировать в таких ситуациях.
Эти вопросы изучались еще в 60-е. Были карантинные планы – как для программы «Аполлон», так и для советской программы доставки грунта с Марса. В СССР дезинфицировали зонды, которые отправлялись на Венеру. В США – «Викинги», которые отправлялись на Марс. Старались ненароком не занести жизнь на эти планеты, чтобы не допустить бесконтрольного развития. Потом все это было забыто, и сейчас эти меры не применяются.
Завершить главу про внеземную жизнь хочется интересным парадоксом.
Почему люди пока не нашли инопланетян? Что говорят ученые
Однажды ночью, 70 лет назад, физик Энрико Ферми взглянул в небо и спросил: «А где все?»
Он говорил об инопланетянах.
Так гениально и просто был сформулирован парадокс Ферми.
Наутро известный физик за кофе обсудил эту гипотезу с тремя своими коллегами.
Звезд во Вселенной очень много. Мы непрерывно мониторим ночное небо. Но так и не нашли признаки развитой жизни.
«Может ли человечество быть единственной технологически развитой цивилизацией во Вселенной?» – задал резонный вопрос Энрико Ферми.
Первое объяснение, которое сразу пришло в голову ученым: Земля – это уникальная планета. Так совпало, что других идеальных для жизни планет просто нет во Вселенной.
На тот момент у человечества еще не было эффективных способов наблюдения за космосом. Но с тех пор изобрели новые типы телескопов. Нейросети помогают ученым обрабатывать огромные массивы данных.
Сейчас мы прекрасно знаем, что планет, похожих на Землю, не так мало.
Сегодня ученые знают, что в одной только нашей галактике потенциально есть миллионы, а возможно, и миллиарды планет, на которых может существовать жизнь.
Ученые нашли 24 планеты, условия на которых могут быть лучше, чем на Земле. Эти планеты назвали сверхобитаемыми.
Большинство планет в нашей галактике для жизни не годятся. Либо слишком токсичные, либо температура сверхвысокая или сверхнизкая. Либо гравитация настолько велика, что, как на Юпитере, углерод может превратиться в алмазы прямо в атмосфере. Не хотите алмазный дождь каждый день, когда мозг в принципе не может возникнуть, так как с неба на голову камни сыплются?
Но в 2020 году астрономы из берлинского Центра астрономии и астрофизики обнаружили 24 экзопланеты, где условия для жизни лучше, чем на нашей Земле. Статья об открытии опубликована в журнале Astrobiology.
Все эти планеты назвали потенциально сверхобитаемыми. То есть условия там приемлемы для бурного развития жизни. И жизнь может достичь самых сложных форм.
В чем плюсы этих планет? Они крупнее, а значит, тут больше площадь «полезной» поверхности, где можно занять свои экологические ниши.
У них более влажный и теплый климат. Это очень важно для биоразнообразия. К примеру, тропические леса занимают всего 6 % поверхности нашей планеты, но в них проживает 50 % всех видов животных! А огромные массивы вечной мерзлоты и ледников в принципе преграждают путь для развития флоры и фауны. Идеальная температура для развития жизни, по мнению ученых, – на 5 градусов теплее, чем на Земле (и эти люди пугают нас глобальным потеплением?).
И планета крупнее не означает бóльшую, чем на Земле, гравитацию. Земля – довольно плотная планета, и из-за этого ее масса велика относительно размера.
Все эти планеты оказались чуть старше Земли: в диапазоне 5–8 миллиардов лет. Такой диапазон оптимален, считают ученые. Планета к этому моменту уже «решила» все вопросы по формированию коры. При этом она еще недостаточно старая – а значит, пока внутри достаточно геотермального тепла и есть сильное защитное магнитное поле.
«Мы почему-то уверены, что Земля – лучшая планета для жизни. Да, у нас много очень сложных и разных форм жизни. Некоторые даже умеют выживать в экстремальных условиях. Но это вовсе не означает, что условия на нашей планете – самые лучшие», – пишет автор исследования, немецкий астрофизик Дирк Шульце-Макух.
Сверхобитаемым планетам еще и повезло со светилом: они вращаются вокруг стабильных звезд. Звездный ветер, вспышки и другие неприятные для биосферы явления там имеют гораздо меньший размах.
Условия жизни на них, весьма вероятно, комфортнее земных. Чтобы подтвердить это, необходим более детальный анализ. К сожалению, все эти 24 планеты оказались довольно далеко от нас – на расстоянии 100 световых лет и более. Пока задача ученых – собрать максимум данных по этим планетам с помощью наблюдений.
Тривиальные гипотезы в стиле «Никаких внеземных цивилизаций нет», «Земля – уникальная и единственная» отбросим. Во-первых, это не стыкуется с теорией вероятности, поэтому, скорее всего, и жизнь есть, и Земля не уникальна. Во-вторых, тривиальные гипотезы не способствуют развитию мысли. А нам важно развивать воображение, пробовать предсказать различные вероятные сценарии. По таким принципам развивалась теоретическая физика, которая смогла предсказать множество явлений и частиц. Так мыслили и древние греки, которые смогли с помощью воображения и интеллекта так точно описать наш мир, что их знаниями люди пользовались еще полторы тысячи лет.
Поэтому рассмотрим основные гипотезы разрешения парадокса Ферми, которые в разное время высказывали ученые.
Гипотеза зоопарка
Впервые эту гипотезу высказал Константин Циолковский в 1930-е годы.
«На чем основано отрицание разумных планетных существ во Вселенной? Нам говорят: если бы они были, то посетили бы Землю. Мой ответ: может быть, и посетят, но не настало еще для того время».
Окончательно в гипотезу мысль Циолковского оформил американский астроном Джон Болл в 1973 году.
Внеземные цивилизации знают о нашем существовании, но не спешат открываться. А их технологии уже достаточно развиты, чтобы не информировать нас о своем присутствии.
Представители внеземной жизни предпочитают не вмешиваться в жизнь на Земле и ограничиваются наблюдением за ее развитием, сродни наблюдениям людей за животными в зоопарке. А на контакт они выйдут с нами только тогда, когда люди достигнут определенного уровня развития. Пока мы, соответственно, находимся на весьма низкой стадии развития для подобного контакта.
Короткая и понятная гипотеза, оттого и одна из самых популярных.
Гипотеза зоопарка регулярно всплывает в кинематографе (например, как людей в итоге включили в список развитых рас в фильме «Автостопом по галактике»). Или в литературе – у братьев Стругацких в «Трудно быть богом» и в ряде других произведений люди фактически были самой развитой расой, которая старалась развить других. И тайно земляне внедрялись на населенные планеты и влияли на местную политику и историю.
Пришельцы могут прятаться в гигантских скрытых океанах
Инопланетная жизнь может быть заперта в сокрытых от любопытных глаз океанах. Во Вселенной много планет, где может быть вода в жидком виде. Только она похоронена глубоко внутри замороженной планеты.
Подземные океаны жидкой воды часто находят на спутниках планет Солнечной системы. Скорее всего, это обычное явление для нашей галактики.
Физик из NASA Алан Стерн уверен, что в таких водных мирах может процветать жизнь. Причем на первый взгляд эти планеты могут выглядеть негостеприимными. Например, у них может быть ядовитая атмосфера или слабое магнитное поле, которое пропускает космическую радиацию. Или их родная звезда может наносить огромный урон биосфере планеты своими вспышками. Но под слоем льда или земли жизнь вполне может существовать!
Какими бы разумными обитатели такой планеты ни были, вряд ли они выходят на поверхность. И могут вообще ничего не знать об атмосфере и космосе.
И мы никогда не сможем обнаружить их, посмотрев на их планету в телескоп.
Инопланетяне заключены в «космическую» тюрьму на планетах-гигантах
Среди экзопланет много так называемых суперземель. Это класс планет, масса которых превышает массу Земли, но значительно меньше массы газовых гигантов. Как правило, суперземля массивнее нашей Земли в 5–10 раз.
На ней вполне могут быть подходящие условия для существования воды в жидком виде.
Только вот покинуть такую планету очень трудно. Даже просто запустить искусственный спутник. К примеру, планета, масса которой в 10 раз превышает массу Земли, также будет иметь космическую скорость в 2,4 раза больше, чем у Земли. Преодолеть гравитацию планеты будет трудно, и запуск ракеты для ее обитателей – практически невозможная инициатива.
Не живые, а роботы
Человечество развивается гигантскими темпами. Всего чуть более века назад изобрели радио. Спустя 50 лет после радио, в 1945 году, построили первый компьютер. Работал он с помощью перфоленты и кинопленки. А сейчас у нас уже есть мобильные устройства, в миллионы раз более производительные.
Поэтому и искусственный интеллект может быть не за горами.
Возможно, подобная судьба уже постигла развитые цивилизации. И на других планетах живут роботизированные организмы. И у них нет таких строгих ограничений на токсичную атмосферу, температуру и жидкую воду.
Как считает футурист Сет Шостак, такие роботы могут облюбовать места с большим скоплением энергии. Например, ядра галактик. Возможно, мы их уже обнаружили. Но не осознали.
Под словом «инопланетянин» чаще всего представляют гуманоида. Но вероятность, что он будет наделен человекоподобными чертами, мягко говоря, стремится к нулю. Эволюция – цепь закономерных случайностей. И думать, что она на всех планетах будет приводить к появлению прямоходящих существ с руками, ногами и головой, довольно странно.
Наш мозг ограничен нашим опытом. Мы и представить не можем, насколько странные формы жизни могут существовать во Вселенной.
Внеземная жизнь не пережила технологическую катастрофу
Инопланетяне могли устроить глобальную катастрофу. Фатально изменить климат. Или устроить ядерную войну.
Профессор астрофизики в Рочестерском университете Адам Франк создал серию математических моделей, которая предсказывает развитие инопланетных цивилизаций, включая взлеты и падения.
В 75 % сценариев инопланетное общество не дожило до этапа покорения космоса. Обычно наступал этап, когда общество рушилось, а бóльшая часть населения гибла.
Поэтому высоки шансы, что они уничтожат себя, прежде чем мы когда-либо с ними встретимся.
Закат цивилизации по естественным причинам
Инопланетяне не могли развиваться достаточно быстро и погибли. Вселенная может изобиловать гостеприимными планетами, но нет никакой гарантии, что это продлится долго. Как мы разбирали в главе про Землю, наша планета дружелюбна к жизни менее половины своего срока. В остальное время здесь царил (и будет царить в дальнейшем) настоящий ад. Добавим к этому множество случайных малопрогнозируемых событий космического масштаба: метеориты, взрывы сверхновых неподалеку и т. п.
Жизнь развивается медленно: простой переход от одноклеточной к многоклеточной жизни занял полтора миллиарда лет! Поэтому у развитой цивилизации есть очень ограниченное временное окно. Максимум – несколько сотен миллионов лет, чтобы сдвинуть дело с мертвой точки.
Для человечества этот срок равен 500 миллионам лет. После этого жизнь на Земле станет невозможной из-за роста активности Солнца. И это без учета других внешних факторов вроде залетной кометы.
Мы разлетаемся друг от друга
Вселенная расширяется. Как вы помните из главы про Вселенную, расширяется она с ускорением. За расширение отвечает так называемая темная энергия. Звезды из-за этого становятся более тусклыми.
И если у далеких цивилизаций нет технологий, как путешествовать на сверхсветовых скоростях (в обход известных нам законов физики), мы даже увидеть друг друга не сможем.
Может быть, и есть какая-нибудь сильная развитая цивилизация в 10 миллиардах световых лет от нас. Но вероятность, что мы с ней столкнемся, практически нулевая.
Это касается не только внеземной жизни, но и в целом удаленных космических объектов.
Эта мысль пугает: чем медленнее мы исследуем Вселенную, тем меньше возможностей останется в будущем. Многие исследования могут быть потеряны для нас навсегда.
«Звезды становятся не только более тусклыми, так, что их трудно увидеть, но и со временем – совсем недоступными. Это означает, что у нас наступает серьезный крайний срок, чтобы найти и встретить инопланетян. И чтобы быть на шаг впереди темной энергии, нам придется расширить нашу цивилизацию до как можно большего числа галактик, прежде чем все они улетят прочь», – пишет в своем исследовании астрофизик из Национальной ускорительной лаборатории Ферми Дэн Хупер.