Одиноки ли мы во Вселенной? Есть ли жизнь во вселенной
Нет ничего более волнующего, чем поиски жизни и разума во Вселенной. Уникальность земной биосферы и человеческого интеллекта бросает вызов нашей веры в единство природы. Человек не успокоится, пока не разгадает загадку своего происхождения. На этом пути необходимо пройти три важные ступени: узнать тайну рождения Вселенной, решить проблему происхождения жизни и понять природу разума.
Изучением Вселенной, её происхождения и эволюции занимаются астрономы и физики. Исследованием живых существ и разума заняты биологи и психологи. А происхождение жизни волнует всех: астрономов, физиков, биологов, химиков. К сожалению нам знакома только одна форма жизни - белковая и только одно место во Вселенной, где эта жизнь существует, - планета Земля. А уникальные явления, как известно, с трудом поддаются научному исследованию. Вот если бы удалось обнаружить другие населённые планеты, тогда загадка жизни была бы решена гораздо быстрее. А если бы на этих планетах нашлись бы разумные существа… Дух захватывает, стоит только представить себе первый диалог с братьями по разуму.
Но каковы реальные перспективы такой встречи? Где в космосе можно найти подходящие для жизни места? Может ли жизнь зародиться в межзвёздном пространстве, или для этого необходима поверхность планет? Как связаться с другими разумными существами? Вопросов много…
Поиски жизни в солнечной системе
ЛУНА - единственное небесное тело, где смогли побывать земляне и грунт которого подробно исследован в лаборатории. Никаких следов органической жизни на Луне не найдено.
Дело в том, что Луна не имеет и никогда не имела атмосферы: её слабое поле тяготения не может удерживать газ вблизи поверхности. По этой же причине на Луне нет океанов - они бы испарились. Не прикрытая атмосферой поверхность Луны днём нагревается до 130 °С, а ночью остывает до –170 °С. К тому же на лунную поверхность беспрепятственно проникают губительные для жизни ультрафиолетовые и рентгеновские лучи Солнца, от которых Землю защищает атмосфера. В общем, на поверхности Луны для жизни условий нет. Правда, под верхним слоем грунта, уже на глубине 1 м, колебания температуры почти не ощущаются: там постоянно около –40 °С. Но всё равно в таких условиях жизнь, вероятно, не может зародиться.
На ближайшей к Солнцу маленькой планете МЕРКУРИЙ ещё не побывали ни космонавты, ни автоматические станции. Но люди кое-что знают о ней благодаря исследованиям с Земли и с пролетавшего вблизи Меркурия американского аппарата «Маринер–10» (1974 и 1975 гг.). Условия там ещё хуже, чем на Луне. Атмосферы нет, а температура поверхности меняется от –170 до 450 °С. Под грунтом температура в среднем составляет около 80 °С, причём с глубиной она, естественно, возрастает.
ВЕНЕРУ в недавнем прошлом астрономы считали почти точной копией молодой Земли. Строились догадки, что скрывается под её облачным слоем: тёплые океаны, папоротники, динозавры? Увы, из-за близости к Солнцу Венера совсем не похожа на Землю: давление атмосферы у поверхности этой планеты в 90 раз больше земного, а температура и днём, и ночью около 460 °С. Ходя на Венеру опустилось несколько автоматических зондов, поиском жизни они не занимались: трудно представить себе жизнь в таких условиях. Над поверхностью Венеры уже не так жарко: на высоте 55 км давление и температура такие же, как на Земле. Но атмосфера Венеры состоит из углекислого газа, к тому же в ней плавают облака из серной кислоты. Словом, тоже не лучшее место для жизни.
МАРС не без оснований считался пригодной для жизни планетой. Хотя климат там очень суровый (летним днём температура составляет около 0 °С, ночью –80 °С, а зимой доходит до –120 °С), но всё же это не безнадёжно плохо для жизни: существует же она в Антарктиде и на вершинах Гималаев. Однако на Марсе есть ещё одна проблема - крайне разряжённая атмосфера, в 100 раз менее плотная, чем на Земле. Она не спасает поверхность Марса от губительных ультрафиолетовых лучей Солнца и не позволяет воде находиться в жидком состоянии. На Марсе вода может существовать только в виде пара и льда. И она действительно там есть, во всяком случае в полярных шапках планеты. Поэтому с большим нетерпением все ждали результатов поисков марсианской жизни, предпринятых сразу же после первой удачной посадки на Марс в 1976 г. автоматических станций «Викинг–1 и –2». Но они всех разочаровали: жизнь не была обнаружена. Правда это был лишь первый эксперимент. Поиски продолжаются.
ПЛАНЕТЫ-ГИГАНТЫ. Климат Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна совершенно не соответствует нашим представлениям о комфорте: очень холодно, ужасный газовый состав (метан, аммиак, водород и т. д.), практически нет твёрдой поверхности - лишь плотная атмосфера и океан жидких газов. Всё это очень непохоже на Землю. Однако в эпоху зарождения жизни и Земля была совсем не такой, как сейчас. Её атмосфера скорее напоминала венерианскую и юпитерианскую, разве что была теплее. Поэтому в ближайшее время непременно будет осуществлён поиск органических соединений в атмосфере планет-гигантов.
СПУТНИКИ ПЛАНЕТ И КОМЕТЫ. «Семейство» спутников, астероидов и ядер комет очень разнообразно по своему составу. В него, с одной стороны, входит огромный спутник Сатурна Титан с плотной азотной атмосферой, а с другой - мелкие ледяные глыбы кометных ядер, большую часть времени проводящие на далёкой периферии Солнечной системы. Серьёзной надежды обнаружить жизнь на этих телах не было никогда, хотя исследование на них органических соединений как предшественников жизни представляет особый интерес. В последнее время внимание экзобиологов (специалистов по внеземной жизни) привлекает спутник Юпитера Европа. Под ледяной корой этого спутника должен быть океан жидкой воды. А где вода - там жизнь.
В упавших на землю метеоритах иногда обнаруживают сложные органические молекулы. Сначала было подозрение, что они попадают в метеориты из земной почвы, но теперь их внеземное происхождение вполне надёжно доказано. Например, упавший в Австралии в 1972 г. метеорит Мерчисон был подобран уже на следующее утро. В его веществе нашли 16 аминокислот - основных строительных блоков животных и растительных белков, причём лишь 5 из них присутствуют в земных организмах, а остальные 11 на Земле редки. К тому же среди аминокислот метеорита Мерчисон в равных долях присутствуют левые и правые молекулы (зеркально симметричные друг другу), тогда как в земных организмах - в основном левые. Кроме того в молекулах метеорита изотопы углерода 12С и 13С представлены в иной пропорции, чем на Земле. Это, бесспорно, доказывает, что аминокислоты, а также гуанин и аденин - составные части молекул ДНК и РНК, могут самостоятельно формироваться в космосе.
Итак, пока в Солнечной системе нигде кроме Земли, жизнь не обнаружена. Учёные не питают на этот счёт больших надежд; скорее всего Земля окажется единственной живой планетой. Например, климат Марса в прошлом был более мягким, чем сейчас. Жизнь могла там зародиться и продвинуться до определённой ступени. Есть подозрение, что среди попавших на Землю метеоритов некоторые являются древними осколками Марса; в одном из них обнаружены странные следы, возможно принадлежащие бактериям. Это ещё предварительные результаты, но даже они привлекают интерес к Марсу.
Условия для жизни в космосе
В космосе мы встречаем широкий спектр физических условий: температура вещества меняется от 3-5 К до 107-108 К, а плотность - от 10-22 до 1018 кг/см3. Среди столь большого разнообразия нередко удаётся обнаружить места (например, межзвёздные облака), где один из физических параметров с точки зрения земной биологии благоприятствует развитию жизни. Но лишь на планетах могут совпасть все параметры, необходимые для жизни.
ПЛАНЕТЫ ВБЛИЗИ ЗВЁЗД. Планеты должны быть не меньше Марса, чтобы удержать у своей поверхности воздух и пары воды, но и не такими огромными, как Юпитер и Сатурн, протяжённая атмосфера которых не пропускает солнечные лучи к поверхности. Одним словом, планеты типа Земли, Венеры, возможно, Нептуна и Урана при благоприятных обстоятельствах могут стать колыбелью жизни. А обстоятельства эти довольно очевидны: стабильное излучение звезды; определённое расстояние от планеты до светила, обеспечивающее комфортную для жизни температуру; круговая форма орбиты планеты, возможная лишь в окрестностях уединённой звезды (т. е. одиночной или компонента очень широкой двойной системы). Это главное. Часто ли в космосе встречается совокупность подобных условий?
Одиночных звёзд довольно много - около половины звёзд Галактики. Из них около 10% сходны с Солнцем по температуре и светимости. Правда, далеко не все они также спокойны, как наша звезда, но приблизительно каждая десятая похожа на Солнце и в этом отношении. Наблюдения последних лет показали, что планетные системы, вероятно, формируются у значительной части звёзд умеренной массы. Таким образом, Солнце с его планетной системой должны напоминать около 1% звёзд Галактики, что не так уж мало - миллиарды звёзд.
ЗАРОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ НА ПЛАНЕТАХ. В конце 50-х гг. XX столетия американские биофизики Стэнли Миллер, Хуан Оро, Лесли Оргел в лабораторных условиях имитировали первичную атмосферу планет (водород, метан, аммиак, сероводород, вода). Колбы с газовой смесью они освещали ультрафиолетовыми лучами и возбуждали искровыми разрядами (на молодых планетах активная вулканическая деятельность должна сопровождаться сильными грозами). В результате из простейших веществ очень быстро формировались любопытные соединения, например 12 из 20 аминокислот, образующих все белки земных организмов, и 4 из 5 оснований, образующих молекулы РНК и ДНК. Разумеется, это лишь самые элементарные «кирпичики», из которых по очень сложным правилам построены земные организмы. До сих пор непонятно, как эти правила были выработаны и закреплены природой в молекулах РНК и ДНК.
ЗОНЫ ЖИЗНИ. Биологи не видят иной основы для жизни, кроме органических молекул - биополимеров. Если для некоторых из них, например молекулы ДНК, важнейшей является последовательность звеньев-мономеров, то для большинства других молекул - белков и в особенности ферментов - важнейшей является их пространственная форма, которая очень чувствительна к окружающей температуре. Стоит повыситься температуре, как белок денатурируется - теряет свою пространственную конфигурацию, а вместе с ней и биологические свойства. У земных организмов это происходит при температуре около 60 °С. При 100-120 °С разрушаются практически все земные формы жизни. К тому же универсальный растворитель - вода - при таких условиях превращается в атмосфере Земли в пар, а при температуре менее 0 °С - в лёд. Следовательно, можно считать, что благоприятный для возникновения диапазон температур - 0-100 °С.
Г. НИКОЛАЕВ. По материалам журнала "Der Spiegel".
В Млечном Пути - много планет
Телескоп в Канберрской обсерватории (Австралия).
Когда свет от далекой звезды не встречает на своем пути никакого препятствия, до Земли доходит только малая часть света.
Обсерватория на Гавайских островах.
В космосе странствует облако из пыли и газа.
При сильном увеличении на спутнике Юпитера - Европе можно разглядеть ледяные торосы (фото слева). Зонд "Галилей" (фото в центре). Взгляд на иной мир. Картина, переданная зондом "Галилей" с Европы - луны Юпитера.
Австралийскому студенту Крису Фрагиле было поручено во время ночного дежурства в обсерватории пронаблюдать за звездой № 305367462411, находящейся недалеко от центра Млечного Пути. Каждые полчаса он измерял с помощью специального инструмента световой поток от этой звезды. И вот что заметил Крис: свет звезды на какое-то время вдруг стал много ярче... Причину такого феномена студент узнал позже. Но сейчас он с полным правом говорит: "Я был свидетелем эпохального события".
Когда другой австралийский астроном Бруц Петерсон обрабатывал кривую светимости, полученную от этой же звезды, у него, как он сам говорит, перехватило дух: ученый понял, что неожиданное увеличение светимости, замеченное Крисом Фрагиле, объясняется тем, что на фоне диска звезды проходило очень маленькое небесное тело. Это было открытием планеты в далеком космосе. И самое замечательное здесь то, что открыта планета маленькая, подобная Земле вращающаяся вокруг своей звезды (как показали дальнейшие вычисления) примерно на таком же расстоянии, как мы от Солнца. Следовательно, температура на ее поверхности должна быть такой же, как у нас. "Вполне возможно, - считает на основании всего этого Петерсон, - что там возникла какая-то жизнь".
Несколько месяцев астроном повторял и снова повторял наблюдения за звездой в центре Млечного Пути. Параллельно с ним это же делали ученые из новозеландских и американских обсерваторий. Все результаты подтвердили первое наблюдение студента. И только тогда австралийские астрономы опубликовали свое открытие. Они оказались удачливыми охотниками за планетами, но были отнюдь не первыми.
В 1995 году швейцарские астрофизики Мишель Майор и Дидьер Келоз с помощью математической обработки полученных телескопом и компьютером диаграмм открыли, что у звезды, находящейся от нас на расстоянии 48 световых лет (звезда "51" в созвездии Пегаса) есть спутник. Он огромный, тяжелый, похожий на наш Юпитер. О существовании жизни на такой массивной планете не может быть и речи. Это было открытие первой планеты вне Солнечной системы. С тех пор, всего за четыре года, астрономы мира отыскали еще 18 звезд, имеющих хотя бы по одному спутнику.
В апреле нынешнего, 1999, года американские ученые сообщили, что на расстоянии всего лишь в 44 световых года от Земли у звезды, которая видна невооруженным глазом (Ипсилон Андромеды), есть три спутника. Так была открыта первая по соседству с нами солнечная система. Но, как и все обнаруженные до сих пор, ее планеты тоже не пригодны для жизни. Они массивны и близко расположены к своим звездам-солнцам. Значит, там гигантская сила тяжести и адская температура на поверхности. Так что пока единственной теоретически пригодной для возникновения жизни можно считать лишь ту планету, что обнаружена австралийцами.
Ученые мира вплотную взялись за решение сложнейшей загадки, которая издавна волнует человечество: одиноки мы во Вселенной и Земля - это лишь "склеп мироздания" (по словам Жана Пауля) или на других небесных телах тоже есть живые существа, пусть даже совсем не похожие на земные?
Астроном Стив Беквит, который до недавнего времени был шефом команды, руководящей орбитальным телескопом, носящим имя Хаббла, придерживается весьма оптимистической точки зрения: "В Галактике достаточно планет", и притом, по его словам, "с благоприятными условиями для жизни".
В последние годы Беквит настойчиво изучает "гнезда" нарождающихся звезд. По его подсчетам, каждое второе из этих юных светил окружено газопылевым диском. Из этого твердого или газообразного материала в будущем образуются спутники звезды. И рождение таких планетарных семейств не исключение, а, скорее, правило.
Поиск по косвенным уликам
Зарождение жизни в планетарных системах молодых звезд, как считают теперь геологи и биологи, происходит существенно чаще, чем предполагалось ранее. Доказано, что на земном шаре, после того как он сформировался из материи околосолнечного диска, биологически автивные молекулы синтезировались по прошествии всего нескольких сотен миллионов лет с момента возникновения жизни.
"Тотчас, как только возникают сходные с земными физические условия, - пишет нобелевский лауреат Христиан де Дуве, - возникает жизнь". По его мнению, "почти принудительно".
В планах НАСА и Европейского космического агентства - запустить на орбиту гигантский телескоп с одним лишь заданием: искать во Вселенной планеты, принадлежащие другим солнцам. "Я мечтаю, - говорит руководитель американской космической организации Дан Гольдин, - что однажды мы получили снимок похожей на Землю планеты и с таким разрешением, четкостью, что сможем различить облака, континенты, океаны".
Но до этого еще долгий путь. Ныне актуальная задача - искать косвенные признаки далеких планет. Даже для той, открытой австралийцами, "сестры" Земли не определены еще координаты в пространстве. По предварительным подсчетам, планета - двойник Земли - находится на расстоянии в 20 тысяч световых лет от нас. Смешно, конечно, говорить о том, что какие-то существа с этой планеты могли бы просигналить нам световыми лучами: им пришлось бы ждать нашего ответа 40 тысяч лет!
Австралийцы нашли эту сенсационную планету благодаря примененной ими новой поисковой технике. Обсерватория Маунт-Стромоло пережила реконструкцию и стала на сегодня самой совершенной в мире для поиска далеких планет. Телескопы, соединенные с компьютерами, ночь за ночью наблюдают миллионы звезд в центре Млечного Пути. Автоматы регистрируют световой поток, испускаемый каждой из наблюдаемых звезд. Астроном Петерсон командует потоком цифр, полученных компьютером. Нажатием кнопки он вызывает на экран данные о любой из заинтересовавших его звезда и ее изображение.
"Здесь, в середине, - указывает Петерсон на серое пятно на негативе, - это звезда под номером 305367462411, которая навела нас на след планеты".
Самой планеты на снимке не видно - слишком мало света она отражает. Но ее несомненное присутствие выдает эффект, открытый еще А. Эйнштейном. Когда планета проходит между своим Солнцем и направлением, в котором находится наша Земля, то на Земле изображение далекого Солнца становится много ярче, чем обычно: тяготение планеты, подобно линзе, собирает его лучи.
Но могут быть и другие причины таких кратковременных вспышек звезды. Вот почему Петерсон, дабы разрешить сомнения, послал через Интернет свой запрос во все обсерватории южного полушария. Одним из тех, кто подтвердил явление, обнаруженное Петерсоном, и был студент Крис Фрагиле. По запросу Петерсона ему дали задание наблюдать за звездой № 305367462411.
Поиск далеких планет требует много терпения, но порой он дает также и ни с чем несоизмери мое счастье. Астрономы из Калифорнии Джоф Марсей и Пауль Батлер десять лет охотились за дальними планетами, но ни одна не попалась в их "силки". Среди коллег они прослыли упрямцами, занявшимися безнадежным делом. Упрямство ли, упорство ли подтолкнуло их на поиски более совершенной техники. А в том, что планеты существуют, у них сомнений не было...
Новые инструменты окупили себя: Марсей и Батлер обнаружели планету класса Юпитера, а вскоре и еще 12 далеких планет. Теперь у этих "упрямцев" такой план: обследовать 900 ближайших к Земле звезд. Они уверенно заявляют: "У каждой второй мы найдем планеты".
Инструменты, с которыми они сейчас работают, настолько чувствительны, что регистрируют змееподобные движения звезд, вызываемые присутствием близких невидимых масс - планет. Но так можно обнаружить только крупные спутники. Для обнаружения планет с массой Земли их техника еще грубовата.
О том, что планеты-великаны не пригодны для жизни, мы уже говорили. Но, оказывается, и здесь бывают исключения. На расстоянии в 72 световых года от нас есть карликовая звезда в созвездии Девы. Вокруг нее по орбите, примерно равной орбите нашего Меркурия, кружится большая планета с поверхностной температурой плюс 85 о С. Астроном Марсей предполагает, что если у этой планеты есть еще одна или две более прохладные луны, то там могут быть не такие уж плохие условия для жизни.
Калифорнийская обсерватория расположена на Гавайях, в горах, на высоте 4200 метров. Здесь заметно ощущается нехватка кислорода в воздухе. Поэтому люди работают в городке Ваймс и оттуда по проводам управляют телескопом. Двенадцать высокоскоростных компьютеров по командам ученых устанавливают десятиметровое зеркало телескопа в нужную позицию. Лучи из космоса, преобразованные с помощью вычислительной техники, рисуют на экранах цветные спектры далеких звезд и воспроизводят кривые, отображающие то или иное явление на изучаемом солнце. Присутствие планеты угадывается по характерным колебаниям светила около общего центра тяжести всей системы. Расшифровываются они с помощью математики.
Мерсей ведет свой палец вдоль такой волнистой кривой и взволнованно говорит: "Прекраснее этого наука ничего не знает!" "Да, - вторит ему Петерсон, - и хотя знание об иных мирах во Вселенной вряд ли когда-нибудь принесет людям практическую пользу, тем не менее это чудесно - быть уверенным, что мы не одиноки!"
Опыты, подтверждающие гипотезы
Интересны последние открытия в области планетарной астрономии. Впервые были поставлены эксперименты, которые подтвердили гипотезу о возникновении спутников звезд из газопылевых облаков, окружающих нарождающиеся звезды.
Исследователи попробовали сами, своими руками, сотворить планету. Для этого им потребова лась мельчайшая пыль: частицы не должны превышать две тысячные доли миллиметра. Еще понадобились газ и условия невесомости. В январе этого года частицы и газ были запечатаны в вакуумной камере и помещены в орбитальный корабль "Дискавери". Через несколько месяцев (в мае) эксперимент повторили. Была запущена ракета "Maser-8", и она тоже подняла на 300-километровую высоту вакуумный контейнер с такой же смесью пыли и газа. Когда контейнер возвратился на Землю, в нем нашли слабые соединения частичек пыли.
Ученые дали такое толкование этой первой фазе рождения планеты. Побудительным действием послужило известное всем Броуновское движение молекул. Они ударяются в частички пыли и толкают некоторые из них навстречу друг другу. Частицы слепляются. Когда в каком-либо месте скапливается достаточное число таких спаренных (или строенных) частиц, начинает действовать их общее тяготение. Окружающие, даже еще не слипшиеся частицы устремляются к этому центру тяготения, который станет впоследствии сердцевиной астероида, а может быть, и планеты. Вот такое собирание под действием гравитации частиц газопылевого облака, окружающего очень молодую звезду, - это вторая фаза развития - зарождение спутников звезды.
Первая фаза, то есть рождение самих звезд из бесформенных облаков, происходит почти так же. Когда внутреннее давление в облаке уступает гравитационным силам, то частицы как бы падают к центру тяготения. Но не все. Из остатков облака образуется вращающийся газопылевой диск. В таком виде облако живет недолгий срок - всего около 10 тысяч лет. Затем будущая звезда испускает из своих полюсных областей стремительные газовые потоки, которые уносят с собой в пространство часть энергии вращения. Такова новая гипотеза, объясняющая причину замедления циркуляции звезды и окружающего ее облака, опубликованная немецким журналом "Звезды и Вселенная".
Следующие 100 тысяч лет уходят на то, чтобы стабилизировалось облако около звезды. Еще столько же времени рождаются астероиды, и миллионы лет уходят на создание планет. Астрофизик Штауде, автор журнала "Звезды и Вселенная", считает, что, если учитывать возраст звезд, это "спонтанный и быстрый процесс".
Различия в составе и природе планет можно объяснить так. В ближайших к юной звезде окрестностях припланетного облака остаются преимущественно тяжелые частицы, поскольку лучевое давление отгоняет легкие элементы на периферию. Так в нашей Солнечной системе из тяжелых элементов сложились самые близкие к Солнцу планеты - Меркурий и Венера, а дальние - из газов и водяных паров.
Долгое время не хватало одного факта для окончательного утверждения только что изложенной гипотезы образования планет. Нигде астрономы не могли увидеть "тающий" облачный диск, в котором уже просматриваются формирующиеся планеты.
Однако всего несколько месяцев назад сотрудники Колорадского университета нашли в созвездии туманности Ориона облако из частичек необычно большого размера - в сто раз больше, чем в других облаках. По всей видимости, они наблюдали начало второй фазы рождения планет. А в первые дни января нынешнего года орбитальный телескоп Хаббла около звезды № 141569 в созвездии Весов "увидел" вращающееся пылевое облако, разделенное на два кольца. Ведущая эту работу астроном Алиса Вайнбергер предполагает, что рождающаяся планета "очистила" от пыли промежуток между кольцами.
Близкие поиски
Еще за 400 лет до наступления нашей эры греческий философ Метродор писал по поводу мыслей о том, что мы единственные во Вселенной: "Это так же абсурдно, как и надежда на то, что на засеянном поле взойдет единый колосок".
Человечеству нужны были Джордано Бруно, Галилей, Коперник, все успехи астрономии нашего времени, чтобы поверить в возможность существования внеземного разума. Этому есть почти анекдотическое доказательство. В 1938 году радио Нью-Йорка стало передавать радиоспектакль "Борьба миров", сделанный по одноименному роману Герберта Уэллса. Слушатели восприняли передачу как репортаж с места события. В городе началась паника - агрессия марсиан! Тысячи людей бежали из Нью-Йорка.
Первые реальные доказательства существования жизни на планетах нашей Солнечной системы (разумеется, кроме Земли) появились в последние годы. Несколько лет назад сотрудники НАСА сообщили, что ими обнаружены следы микроскопической жизни в метеорите, выбитом из коры Марса и упавшем в Антарктиде. Эта информация моментально облетела весь мир.
Космический зонд "Галилей" находится на расстоянии в 800 миллионов километров от нас. Уже три года он изучает Юпитер и его "семейство". Переданные "Галилеем" изображения спутника Юпитера - Европы (она по размерам сопоставима с нашей Луной) оказались сенсационными.
Снимки принесли изображение поверхности замерзшего океана. Повторные снимки подтвердили, что спутник Юпитера Европа покрыт огромным замерзшим океаном. При большом увеличении можно разглядеть нагромождение льдин, очень похожее на то, что мы видим в Арктике.
Используя поток цифровых данных, полученных от "Галилея", американские геологи предложили модель. Она рисует океан, покрытый 15-километровым слоем льда. А глубина океана около 100 километров.
Если окажется, что все это действительно так, то воды на Европе вдвое больше, чем на Земле.
Метеоритные кратеры на ледяной поверхности спутника Юпитера, встречаются реже, чем на нашей Луне. Это говорит о том, что ледяной панцирь образовался сравнительно недавно - несколько миллионов лет назад.
Тут, конечно, сразу же возникает множество вопросов. Могла ли на поверхности Европы существовать жидкая вода? На таком удалении от Солнца?! Сегодня там - минус 130 о С! Разгадать этот парадокс - задача нелегкая. Однако ученые уже предлагают один из вариантов решения.
Юпитер в 300 раз массивнее, чем Земля. У него гигантское притяжение. Такой силач, как Юпитер, конечно же может возбуждать приливные волны не только в океане Европы, но и в ее недрах. За счет внутреннего трения коры спутника о волны магмы, как предполагают авторы гипотезы, и рождалось тепло в этом далеком от Солнца небесном теле.
Под многокилометровым ледяным панцирем может быть вода с плюсовой температурой, как в наших полярных океанах. В водах Европы (если они существуют), конечно же, абсолютная темнота. Но по нашему земному опыту мы знаем, что солнечный свет не обязателен для многих живых существ. В непроницаемой темноте на дне земных океанов благоденствуют метрового размера черви трубчатого строения, ползают огромные улитки, шагают крабы. Им достаточно энергии, приносимой горячими сернистыми источниками, бьющими на дне океана.
Эти факты дают основание думать, что и в океане Европы существуют микробы либо даже более развитые живые существа.
Американские исследователи планируют отправить робот-спутник, который бы вращался вокруг Европы и смог обстоятельно исследовать эту таинственную луну Юпитера. Старт намечен на 2003 год.
В Центре изучения планет, принадлежащем НАСА, зреет более смелый проект: отправить к Европе автоматическую станцию для посадки на лед. В ее состав входит торпеда с большим запасом атомного топлива. Достигнув поверхности льда, торпеда включит свою печь и, растопляя лед, будет в него погружаться, постепенно дойдет до воды. Там от торпеды отделится крохотная подводная лодка, которая поплывет, исследуя океан. Конечно, будет предусмотрена система передач данных на Землю.
Есть предложения опробовать этот проект на Земле. В Антарктиде российская станция "Восток" в свое время обнаружила озеро под четырехкилометровой толщей льда. Оно сотни тысяч лет отрезано от всего мира. При бурении сквозь лед русские ученые обнаружили в водах этого уникального водоема не известные науке микроорганизмы. НАСА предлагает изучить сначала антарктическое озеро теми же способами, какие разрабатываются для исследования океана на Европе.
Жизнь на Земле демонстрирует и другие, не менее удивительные свои возможности. Германский биолог Карл Штеттер наблюдал организмы, живущие в кипящей воде гейзеров, в горячих нефтяных источниках, в дымящихся вулканических кратерах. Почти все эти "жаростойкие" обитатели Земли обходятся без воздуха и света. Астробиологи оценивают сегодняшний взлет знаний о способности жизни всюду находить себе ниши как истинный переворот в наших представлениях о живом.
Генеральная разведка Вселенной
"Если где-нибудь во Вселенной есть другая жизнь, то она настолько не похожа на нашу, что мы при встрече ее не опознаем", - таковы мысли швейцарского астронома Густава Тамманна. Так думает, наверное, не он один. Но им возражают биологи. Есть общие принципы построения тела существа, приспособленного к тем условиям, которые принято считать пригодными для жизни. Например, глаза - они должны как можно быстрее подавать сигнал мозгу о возникновении опасности. Поэтому практически у всех зрячих существ глаза расположены рядом с мозгом. Или такое непременное правило: разумная жизнь не может развиваться в воде. Вода слишком благоприятная среда для обитания.
Тело перемещается здесь легко, температура меняется в незначительных пределах, погода остается, можно сказать, постоянной. Словом, здесь нет бесконечно изменяющихся условий, которые приходится преодолевать приспособлением, эволюцией. Палеонтологи убедились, что за два миллиона лет обыкновенный речной окунь совсем не изменился. А на суше за этот же срок выделился из мира животных и возник человек...
Роднит всех обитателей планет основополагающее единство химического состава: жидкая вода и углеродные цепи, служащие скелетами живых молекул. Теоретически роль углерода мог взять на себя и кремний. Но, как заметил по поводу роли кремния в живой природе астроном Сет Шостак: "Он свои шансы упустил".
О плотности населения Вселенной говорит тот факт, что мы не получаем никаких сигналов из космоса, что на протяжении истории Земли нашу планету, по всей видимости, не посетила ни одна экспедиция инопланетян. А ведь миллиарды лет были у внеземных цивилизаций, на то чтобы обнаружить нашу хорошо приспособленную для жизни Землю...
Если даже встреча землян с высокоразумными обитателями ближайшей солнечной системы вообще никогда не состоится, поиски жизни во Вселенной все же для нас не будут потерянным временем. "Одно только обнаружение микроба, который существует независимо от земной жизни, было бы по праву признано величайшим достижением науки всех времен", - так определил смысл поисков внеземной жизни австралийский физик Пауль Девис.
Ученые упорно занимаются изучением планет и надеются, что нашли путь, который позволит им обнаружить следы внеземной жизни. Астрофизики из ЕСА - европейского космического агентства - разработали соответствующий проект, получивший название "Дарвин". Он предполагает генеральную разведку значительной части нашей Галактики.
Надо построить беспилотную космическую станцию и отправить ее за пределы орбиты Марса. Станция должна иметь пять зеркальных телескопов, каждый диаметром полтора метра. Собранные в цилиндр при старте телескопа конструкции в конце маршрута должны развернуться в кольцо диаметром 100 метров. Телескопы будут работать согласованно, как части сверхгигантского прибора с площадью зеркала, равной футбольному полю. Это станет возможным, если погрешность в точности согласования положения зеркал не превысит одну миллионную часть миллиметра. Старт станции намечен на 2009 год.
Совершенство конструкции и тщательность ее исполнения нужны, чтобы улавливать отраженный далекими планетами свет. Звезда - хозяйка системы планет излучает света в несколько миллионов раз больше, нежели ее спутники. Поймать в таких условиях отраженный свет звезды от шара размером с Землю - это примерно то же, что, находясь в Берлине, разглядеть бабочку-светлячка, порхающую около автомобильной фары где-то в Каире.
Но когда свет, отраженный планетой, будет пойман станцией, все дальнейшее выглядит много проще. Делается спектральный анализ атмосферы планеты. По количеству в атмосфере кислорода можно судить, есть ли на планете жизнь, хотя бы растительность. Кислород химически очень активен, и на безжизненной планете его чрезвычайно мало в ее атмосфере. А если обнаруживается высокое содержание кислорода - значит, есть организмы, которые его вырабатывают. Предполагается, что таким путем можно узнать и о присутствии воды.
Остроумным экспериментом астрономы уже доказали, что такой анализ планетных атмосфер вполне надежен. Через год после того, как стартовал зонд "Галилей" и уже углубился в космические дали, его датчики были повернуты в сторону Земли. Переданные зондом по радио снимки нашей планеты читались однозначно: на этой планете есть жизнь, так показывает ее атмосфера.
В прошлом месяце на 223-й встрече Американского астрономического общества было объявлено о важном открытии: с помощью оборудования космической обсерватории Кеплера исследователи обнаружили планету приблизительно Земной массы, которая вращается вокруг звезды за пределами Солнечной системы. Новая планета, GJ 1241b, размерами превосходит нашу планету, но уступает Нептуну. Но самое главное — в телескоп Хаббл было видно, что в атмосфере небесного тела есть облака.
Этого, конечно, мало, чтобы утверждать, что на этой планете есть жизнь. Ко всему прочему GJ 1241b вращается не вокруг массивного и горячего Солнца, а вокруг маленькой и холодной (по космическим меркам) звезды — красного карлика. Красных карликов с Земли не видно невооруженным глазом, хотя именно этот тип звезд является самым распространенным в нашей галактике. И в последние несколько лет множество исследований показали, что именно эти маленькие звезды — лучшие кандидаты для того, чтобы искать вокруг них так называемые экзопланеты, на которых гипотетически может существовать жизнь.
Шансы, что на таких планетах может быть вода оптимальной для живых организмов температуры гораздо выше, чем на планетах, вращающихся вокруг сверхгорячих звезд. Ведь образование Земли — уникальный случай в рамках Вселенной, миллиарды различных условий и переменных сошлись таким образом, что на ней развилась жизнь. В остальных известных человечеству случаях планеты, вращающиеся вокруг звезд вроде Солнца, для существования не пригодны. Поэтому исследователи предполагают, что формы жизни на экзопланетах, если и есть, то значительно отличаются от Земных.
GJ 1214b (ESO)
Многие ученые, впрочем, считают, что надежды найти на экзопланетах что-либо живое все-таки тщетны.
Во-первых, красные карлики излучают гораздо меньшее количество света и тепла, чем многие другие звезды во Вселенной. Кроме того, экзопланеты не вращаются вокруг своей оси, поэтому на ее ближней к звезде стороне всегда будет день и высокая температура, а на обратной — вечная ночь и холод. Такой температурный перепад создает сильные возмущения в атмосфере планеты: с одной стороны на другую будет дуть очень сильный ветер и идти сильные проливные дожди.
Массу вопросов создает радиация. Землю надежно защищают магнитные поля, и земные формы жизни вряд ли смогли бы выжить под жестоким излучением красных карликов. Кроме того, эти звезды бывают очень нестабильными. Из-за мощных вспышек яркость звезды повышается за очень короткое время и губит все живое.
Все эти явления являются доводами о том, что жизнь на экзопланетах маловероятна. Но так было до недавнего времени. В июле исследователи из университета Чикаго, США, высказали мысль о том, что это не совсем так. Они составили климатическую модель, которая объяснила, что тот самый перепад температур как раз и делает существование жизни на этих космических телах возможной. Была высказана мысль, что облака в «дневной» части планеты, будучи очень плотными, отражают большое количество тепла и радиации, исходящих от красных карликов, тогда как в «ночной» части все наоборот — небо безоблачно.
GJ 1214b (ESO)
Благодаря этому контрасту потоки создаваемого ветра разносили бы тепло равномерно по всей планете. В результате обитаемая зона вокруг красных карликов значительно расширяется. В некоторых местах планеты растения смогли бы приспособиться к таким условиям, но им пришлось бы «отрастить» себе мощную корневую систему, чтобы сопротивляться мощным воздушным потокам. Цвет их листвы был бы черным — это помогло бы им улавливать даже самые слабые лучи света, пробивающиеся сквозь атмосферу. Ведь именно свет — основа фотосинтеза и жизнедеятельности растений.
Кроме того, красные карлики «живут» очень и очень долго — триллионы и триллионы лет. Для того чтобы жизнь зародилась на Земле, понадобилось «всего» полмиллиарда, так что, несмотря на тяжелейшие, по нашим меркам, условия, у живых организмов на экзопланетах есть достаточно времени, чтобы развиться, эволюционировать и приспособиться. Фаза активных вспышек красных карликов длится только первые полтора миллиарда лет, так что количество излучаемой радиации значительно сократится по их прошествии.
Именно поэтому многие ученые разделяют мнение о том, что если где и стоит искать жизнь во Вселенной, то именно вокруг красных карликов. В 2017 году NASA запустит экзопланетный спутник специально для этой цели. Так что кто знает, быть может, там, на поверхности экзопланеты, далеко за пределами солнечной системы, уже долгое время иную и совершенно чуждую нам разумную цивилизацию мучает тот же вопрос: есть ли жизнь где-либо еще во Вселенной?
Разумная жизнь во Вселенной встречается, по-видимому, не очень часто. Неудивительно, считают два исследователя: экстремальные вспышки излучения стерилизуют целые галактики. Являются ли эти решением Парадокса Ферми об отсутствии инопланетян?
Есть ли жизнь во Вселенной
"Где они?" - такой вопрос был поставлен известным физиком Энрико Ферми в 1950 году в Лос-Аламосе. "Они" - это пришельцы. Учитывая невероятные размеры Вселенной и ее возраст, составляющий 13,8 миллиардов лет, уже давно должен был появиться хоть один инопланетянин, считал Ферми. "Они" должны путешествовать во Вселенной целыми толпами.
Это логическое противоречие с тех пор называется "Парадокс Ферми". Разрешить его в последние десятилетия пыталось множество ученых, выдвигавших свои теории. Одна из гипотез получила научное обоснование. Астрофизиками-теоретиками Цви Пираном (Tsvi Piran) из Еврейского университета (Иерусалим) и Раулем Хименесом (Raul Jimenez) из университета Барселоны объясняется, какой угрозой развитию жизни во Вселенной являются .
Непреодолимое препятствие развитию высшего разума
По их расчетам, которые опубликованы в сентябре на arXiv.org и скоро должны появиться в Physical Review Letters, эти огромные вспышки электромагнитного излучения бывают столь часто, что они представляют собой почти непреодолимое препятствие для развития сложных организмов.
Попав в озоновый слой планеты, такие всплески могут разрушить его и подвергнуть существующие формы жизни вредному ультрафиолетовому излучению. Развитие разумной жизни во Вселенной, по крайней мере, такой, как на Земле, будет поэтому крайне маловероятным.
Художественное изображение темного гамма-всплеска в звездных яслях. Такие гамма-вспышки относятся к самым энергоемким явлениям в Пространстве Фото: © ESO
Всплески гамма излучения или коротко: гамма-вспышки - это наиболее высокоэнергетические явления из всех до сих пор наблюдавшихся. Они были в 1967 году случайно обнаружены спутниками, которые должны были отслеживать тайные испытания ядерного оружия. Эти спутники наблюдали за гамма-излучением - короткими электромагнитными волнами, которые возникают при ядерных процессах. Но вместо скрытых ядерных испытаний они наткнулись на совершенно необъяснимые в то время всплески из глубин космоса.
В противовес своему названию, гамма-вспышки содержат широкий спектр электромагнитного излучения. Их самая высокоэнергетическая форма отправляет в пространство за промежуток от нескольких секунд до нескольких минут такое количество излучения, как Солнце на протяжении нескольких миллиардов лет своего существования. Самая сильная вспышка, зафиксированная в 2008 году спутником НАСА Swift, была в 2,5 миллиона раз ярче, чем самые яркая из наблюдавшихся сверхновых.
Ученые долго ломали головы над тем, какие процессы могут выделять такие гигантские количества энергии. И все-таки причина все еще не ясна. Считается, что самые слабые вспышки, которые длятся меньше двух секунд, возникают в результате слияния массивных объектов, например, двух нейтронных звезд или нейтронной звезды и черной дыры. Самый сильный гамма-всплеск может вызвать так называемая гиперновая звезда - крайняя форма вспышки сверхновой, взрыву которой дает толчок коллапс чрезвычайно массивных звезд.
Учитывая большое число галактик и тот факт, что мощное излучение измеримо во Вселенной на протяжении миллиардов световых лет, можно подвести итог этих чрезвычайно редких явлений: спутник Swift, который картирует вспышки с 2004 года, фиксирует в сутки. примерно один гамма-всплеск.
Когда в 1960-х годах я был студентом, практически все ученые придерживались мнения, что мы одни во Вселенной. Поиски разумной жизни за пределами земли высмеивались: считалось, что с таким же успехом можно было заниматься поисками фей. В основе скептицизма лежала концепция зарождения жизни, которая, как было принято считать, возникла в результате случайной химической реакции, настолько маловероятной, что она попросту не могла произойти дважды. «Происхождение жизни на данный момент кажется почти что чудом, — писал Фрэнсис Крик (Francis Crick), — так много условий надо было выполнить, чтобы она возникла». Жак Моно (Jacques Monod) согласился с ним: в своей книге 1976 года под названием «Шанс и необходимость» он написал: «Человек наконец узнал, что он одинок в равнодушной безмерности Вселенной, где он сам появился по чистой случайности».
Однако сегодня маятник решительно качнулся в противоположную сторону. Множество выдающихся ученых заявляют, что Вселенная наполнена биологической жизнью, и по крайней мере часть этой жизни является разумной. Биолог Кристиан де Дюв (Christian de Duve) зашел так далеко, что даже назвал жизнь «космическим императивом». Тем не менее, качество и количество научных данных почти не изменилось. Сегодня о переходе от неживого к живому нам известно почти столько же, сколько было известно Дарвину, когда он написал: «Сейчас бессмысленно размышлять о зарождении жизни — с таким же успехом можно размышлять о зарождении материи».
Контекст
Вторая жизнь для ядерного оружия
Bloomberg 29.04.2016Как распознать инопланетную жизнь?
Air & Space 27.04.2016Вселенная - живая?
Forbes 28.01.2016Вселенная гостеприимна
Tygodnik Powszechny 09.05.2016Нет никаких сомнений в том, что поиски внеземного разума получили мощный толчок в результате обнаружения сотен планет, находящихся за пределами солнечной системы. По мнению астрономов, только внутри нашей галактики можно обнаружить миллиарды планет, похожих на Землю. Очевидно, там нет недостатка в пригодном для жилья пространстве. Но «пригодный для жилья» значит «обитаемый» только в том случае, если там на самом деле возникает жизнь.
Меня часто спрашивают, какова вероятность того, что мы сумеем найти разумную жизнь за пределами Земли. Но этот вопрос лишен смысла. Поскольку мы ничего не знаем о процессе, в результате которого смесь химических элементов могла превратиться в живую клетку во всей ее поразительной сложности, просто невозможно рассчитать вероятность того, что такое случится. Нельзя рассчитать вероятность неизвестного процесса. Однако астробиологи, очевидно, поглощены расчетами шансов на то, что микробная форма жизни рано или поздно превратится в разумную форму. Хотя биологи тоже не могут этого просчитать, они по крайней мере понимают этот процесс: речь идет о дарвиновской эволюции. Но получается, что мы ставим телегу впереди лошади. Самым туманным и неясным остается именно первый шаг, то есть момент зарождения микробной формы жизни.
Карл Саган (Carl Sagan) однажды отметил, что процесс зарождения жизни не может быть слишком сложным, в противном случае она не появилась бы так скоро после того, как Земля стала обитаемой планетой. Несомненно, мы не можем проверить наличие жизни на Земле 3,5 миллиарда лет назад. Однако выдвигая свой аргумент, Саган не учел тот факт, что мы сами являемся продуктом той земной биологической жизни, которую изучаем. Если бы жизнь не зародилась на Земле достаточно быстро, люди не успели бы появиться в результате эволюции до того, как Солнце высушило бы нашу планету. Из-за этой неизбежной систематической ошибки отбора мы не можем сделать статистически значимые выводы на основании всего одного образца.
Еще один весьма распространенный аргумент заключается в том, что Вселенная настолько обширна, что в одном или нескольких ее уголках обязательно должна присутствовать жизнь. Если мы ограничимся только видимой частью Вселенной, то в ней насчитывается около 1023 планет. Это очень значительная цифра. Однако даже она меркнет по сравнению вероятностью невозможности случайного возникновения даже самых простых органических молекул. Если путь от химии к биологии настолько длинный и сложный, вполне вероятно, что шанс на возникновение жизни на одной из планет нашей Вселенной будет равен одному к сотням триллионов.
Утверждения о том, что жизнь в нашей Вселенной может существовать на многих планетах, основаны на подразумеваемом убеждении, что биологическая форма жизни — это вовсе не результат случайных химических реакций, а скорее продукт некой целенаправленной самоорганизации — своеобразный принцип жизни в действии. Возможно, такой принцип действительно существует, но даже если это так, мы пока не обнаружили никаких тому доказательств.
Возможно, нам не стоит искать так далеко. Если жизнь в готовом виде возникла в самые короткие сроки, как предположил Саган, это значит, что она должна была зарождаться на нашей планете не один раз. Если жизнь на земле зарождалась несколько раз, микробиальные потомки тех форм жизни, которые возникли в иные моменты, должны находиться вокруг нас, составляя своего рода теневую биосферу. Пока что никто всерьез не пытался искать на нашей планете такие формы жизни, которые могут быть нам неизвестны. Лишь после того как мы обнаружим один «чужеродный» микроорганизм, мы начнем всерьез заниматься этим вопросом.
