Победители этого раунда превратились в планеты, какими мы их знаем сегодня: каждая планета поглощала на своем орбитальном пути вещество, словно прожорливый космический хищник. Внешние планеты, которым посчастливилось достичь больших размеров, захватив огромные количества замерзших газов в холодной части Солнечной системы, превратились в газовые гиганты, такие как Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Во внутренней Солнечной системе легкоплавкие летучие вещества просто испаряются в пространство под воздействием солнечного тепла, поэтому ближние планеты — Меркурий, Венера, Земля и Марс — состоят из относительно плотных веществ. Остальное — просто космические обломки: пояс астероидов между Марсом и Юпитером и пояс Койпера за орбитой Нептуна‹‹11››.
Можно ли утверждать, что история Солнечной системы уникальна? В том, что касается деталей, — да, данное конкретное расположение планет, вероятно, уникально для нашей планетной системы. В том, что касается общих признаков, — нет, вокруг многих молодых звезд можно наблюдать вращающиеся газопылевые облака. Многие из них имеют форму диска, а на некоторых можно даже заметить широкие орбитальные кольца, которые, по-видимому, представляют собой участки роста планет. Согласно современной точке зрения, планеты формируются вместе со своими молодыми звездами из газовых облаков, обогащенных тяжелыми элементами. Астрономы обобщенно называют эти тяжелые элементы металлами. Твердые планеты и ядра газовых гигантов состоят из этих металлов. Подобно строительным материалам, металлы могут стать основой как большего количества, так и большего разнообразия планет. Мы пока этого просто не знаем. Но мы можем предположить, что, поскольку металлы — это материал для создания планет, чем больше их будет, тем лучше. Но на этом наши познания о процессах образования планет практически заканчиваются.
Могла ли Земля возникнуть в более ранний период истории Вселенной? С каждым последующим поколением звезд насыщенность межзвездного газа металлами все больше увеличивается, но мы пока не знаем, существуют ли определенные пороговые значения содержания металлов, необходимые для образования планет. Если исходить из общих соображений, то на более ранних этапах существования Вселенной, когда металлов было мало, собрать в одном месте материал для создания планеты было довольно затруднительно. Но образовавшиеся массивные звезды должны были относительно быстро взорваться и осыпать прилегающие к ним участки космоса дождем тяжелых элементов. Так что на сегодняшний день мы можем только сказать, что с определенной долей вероятности на более ранних этапах существования Вселенной создание планетных систем было затруднено. Однако, учитывая отвратительную привычку ученых избегать категоричных утверждений, мы и это не можем утверждать наверняка. Но в одном мы можем быть твердо уверены: пока будут существовать звезды, будет происходить обогащение Вселенной химическими элементами. Хоть это пока и не органические соединения, но кирпичики для их создания встречаются в галактике Млечный Путь в больших количествах, равно как и в любой другой галактике существующей на данный момент Вселенной.
За пределами Млечного Пути
Расстояние до ближайшей звездной системы — Альфы Центавра — 4,3 световых года. Расстояние до центра Млечного Пути — 26 000 световых лет. Ближайшая к нам галактика — Туманность Андромеды, и она удалена от Земли на расстояние 2,5 млн световых лет. Если вы выйдете вечером из дома и найдете на ночном небе туманность Андромеды, которая с Земли кажется маленьким тусклым пятнышком, свет, который вы видите, шел до вас 2,5 млн лет. Он покинул туманность Андромеды, когда первые предки людей осваивали каменные орудия. Туманность Андромеды вместе с Млечным Путем и еще несколькими другими галактиками входит в так называемую местную группу. Расстояние до других галактик, не входящих в это объединение, составляет порядка 15 млн световых лет.
Расстояния между галактиками непостижимо огромны. Даже если когда-нибудь мы сможем отправить наши первые космические зонды к соседним звездам, идея путешествия к соседним галактикам будет оставаться чем-то из области научной фантастики. Кроме того, все наши попытки обнаружения планет, о которых пойдет речь в следующих главах, будь то спектроскопический метод Доплера или визуальные наблюдения повторяющихся транзитов, на таких огромных расстояниях бессмысленны. Мы узнаем о поисках внеземного разума (SETI) и попытках пообщаться с обитателями далеких звезд. Но, даже если говорить о том времени, за которое свет достигает других звезд нашей Галактики, 15 млн лет — это слишком уж долго, чтобы ждать, пока на другом конце снимут трубку.
Если мы сравним нашу Солнечную систему с улицей, на которой мы живем, расположенной в «городе» Млечный Путь, то наши поиски жизни во Вселенной ограничиваются лишь отправками зондов по дороге перед нашим домом и наблюдениями за тем, что происходит в близлежащих звездных кварталах. Другие галактики, на самом деле, очень, очень далеко.
В бесконечность и далее
Надеюсь, теперь вы осознали правоту того замечания, которое я сделал в начале первой главы: в бесконечной Вселенной все, включая жизнь, не только возможно, но и неизбежно. Каждая галактика содержит сотни миллиардов звезд. Каждая из них может обладать своей планетной системой. Всего в наблюдаемой Вселенной могут обитать сотни миллиардов галактик. В результате мы имеем приблизительно 1022 планет. Но если допустить возможность существования за пределами космологического горизонта бесконечной Вселенной, то тогда количество мест, где возможно существование жизни, становится не просто громадным, а, строго говоря, неисчислимым. Но не будем забывать, что такая числовая гимнастика никак не приближает нас к возможным примерам внеземной жизни. Нам надо с чего-то начинать. Так давайте же начнем с нашей Солнечной системы.
Глава 3. Что такое жизнь?
Что такое внеземная жизнь? А что такое жизнь земная? На сегодняшний момент эти два вопроса неразрывно связаны. Единственная жизнь, которую мы знаем, — жизнь на Земле. Это определяет все наши познания о жизни — по крайней мере те, которые можно проверить опытным путем. Единственный возможный способ глубже проникнуть в природу жизни — это либо самим создать жизнь в лаборатории, либо обнаружить ее за пределами Земли. Однако в одном мы можем быть уверены наверняка: возникновение и эволюция жизни на нашей планете неразрывно связаны с образованием и эволюцией самой Земли. С самых ранних пор ее существования изменения физических условий на нашей планете влияли на характер жизни и наоборот.
В этой главе нам предстоит разобраться со следующими вопросами: можем ли мы выработать определение жизни? Каковы были условия, приведшие к зарождению жизни на Земле? Какую информацию мы можем получить, исследуя ископаемые останки и проводя геохимический анализ древних пород? И наконец, как развитие жизни повлияло на физические условия Земли и как наша планета поддерживает и регулирует существующую на ней жизнь?
Но в более широком аспекте, как астробиологи, мы должны спросить себя, насколько это все применимо к нашим поискам жизни за пределами Земли. Какие должны быть при этом основополагающие принципы? Какие научные прозрения дадут нам возможность целенаправленного поиска? Было ли возникновение жизни закономерным следствием физических условий, сложившихся на раннем этапе существования Земли? И если это так, то имеет ли смысл ожидать, что жизнь возникнет на всех планетах, обладающих аналогичными природными свойствами, как то: умеренной атмосферой, твердой поверхностью и наличием впадин, заполненных жидкостями с богатым содержанием органических веществ? В случае если жизнь зародилась, какие свойства планеты определяют, сохранится она или нет? Какие планеты предоставляют жизни лишь кратковременное пристанище, а какие могут предложить стабильные условия?
Время на размышление
Если бы я попросил вас взглянуть в зеркало, а потом описать себя, с чего бы вы начали свой ответ? Стали бы вы утверждать, что являетесь живым существом и обладаете целым рядом свойств и признаков, характерных для всех обитающих на Земле живых организмов? Взгляните на себя с этой точки зрения: ваше тело имеет клеточное строение, вы продукт длительного эволюционного развития и воспроизводства, вы росли и изменялись в течение всей своей жизни. К тому же вы ежедневно осуществляете достаточно гибкий обмен веществ, преобразуя топливо в энергию, которая приводит ваше тело в движение, в то время как основные системы вашего организма функционируют в рамках строго определенных параметров. Допускаю, что этот портрет не отразил какие-то ваши индивидуальные особенности, но, если вы попробуете описать жизнь в наиболее обобщенном виде, вам, скорее всего, придется ограничиться схожим описанием.
Такой многословный ответ на простой на первый взгляд вопрос «Что такое жизнь?» — отражение того факта, что жизнь — это явление, а не просто физическая величина. Я могу описать себя как некое существо с определенным ростом и весом. Однако я не могу сказать, что во мне, например, 1,73 единицы жизни. С другой стороны, я мог бы сказать, что состою приблизительно из 10 трлн клеток, хотя различные живые существа обладают клетками разного уровня сложности и функционирования. Думаю, что вы уже поняли, к чему я клоню: жизнь — это целая последовательность связанных явлений, не поддающаяся простому измерению.
Все это, конечно, дает вам полное право чувствовать себя достойной частью космоса, но приближает ли это нас к главной цели астробиологии — подтверждению наличия жизни? Вы можете возразить, что изложенные выше идеи очень полезны. Если у нас есть образец, который обладает упорядоченной структурой, демонстрирует химические признаки энергетического цикла, а также содержит механизм, который не только кодирует химический состав органических веществ, но и позволяет им самовоспроизводиться, то в таком случае многие ученые согласятся, что наша находка имеет так много общих черт с земной жизнью, что и ее саму можно смело признать жизнью