Даже когда вы дочитаете эту книгу, ответ на мой второй вопрос по-прежнему останется отрицательным. В значительной степени это объясняется тем, что при тех возможностях, которыми мы сегодня располагаем, наша задача остается чрезвычайно сложной. Несмотря на утверждения энтузиастов, занимающихся НЛО, внеземная жизнь не возникнет внезапно у нас на пороге. В настоящее время внеземная жизнь находится за пределами досягаемости телескопов и космических зондов. Поскольку наши научные ресурсы ограниченны, чтобы повысить шансы на успех, необходимо заранее определить, где и как следует искать. В этом может помочь астробиология. Эта наука ставит перед собой три основные цели: определить, какие условия необходимы для существования жизни на Земле (и, возможно, для существования жизни в принципе), найти во Вселенной места, которые соответствуют этим условиям, и, наконец, обнаружить в этих местах присутствие жизни. В настоящее время нам известно множество вероятных пристанищ для жизни: это планеты и спутники планет в нашей Солнечной системе, а также планеты, вращающиеся вокруг удаленных звезд. Некоторые из этих новых миров воспроизводят условия, встречающиеся на Земле — единственном месте, про которое нам точно известно, что жизнь здесь существует.
На этом месте въедливый читатель, возможно, возмутится: с какой стати мы рассматриваем жизнь на Земле в качестве шаблона для поиска жизни в других мирах? А что, если земная жизнь — лишь малая часть из огромного набора вариантов жизни вне Земли? Не слишком ли мы сужаем область наших поисков? Не получится ли так, что мы пройдем мимо чуждой формы жизни просто потому, что не сможем ее распознать? На этот вопрос также придется ответить утвердительно. Взяв за основу жизнь на Земле и последовательно расширяя круг поисков, мы действительно рискуем пропустить какие-то неизвестные нам формы жизни. Вполне вероятно, что из поля нашего внимания выпадут свободно перемещающиеся в космическом пространстве разумные существа, внешне похожие на астероиды, и другие невообразимые организмы. Но ведь надо с чего-то начинать! Единственная известная нам форма жизни — земная. Отталкиваясь от имеющихся у нас знаний, мы сможем рассуждать о том, какие процессы жизнедеятельности могут протекать на планетах, схожих с Землей. Под этими планетами я подразумеваю тела, имеющие твердую поверхность, атмосферу того или иного рода и, вероятно, наличие тех или иных химических соединений в жидкой форме. Единственное, за что я могу поручиться, — так это за то, что чем больше мы будем искать, тем больше мы будем узнавать о жизни и ее возможностях. Ну что, возражения снимаются? Тогда продолжим.
И вот наступает момент, когда мы вынуждены задаться вопросом: предполагается ли наличие жизни в каких-то конкретных участках Вселенной? И этот вопрос неизбежно влечет за собой следующий: какие физические эксперименты могут дать полную уверенность в существовании незнакомой нам формы жизни? Какие нужны технологии, чтобы провести эти исследования? Нужно ли нам встречаться с внеземными организмами «лицом к лицу» или мы можем получить сведения о них с помощью дистанционных методов? Вопросы, вопросы, вопросы. Для ответов на них нам придется прибегнуть к таким увлекательным научным дисциплинам, как астрономия, физика, химия, биология, геология, математика, компьютерное моделирование, философия, и это только начало. Хотя диапазон научных понятий, с которыми работают астробиологи, очень широк, идеи, которые они выдвигают, вполне доступны для понимания. Эти идеи нельзя назвать примитивными, но осмыслить их может любой, кто обладает начальными научными познаниями. Так что с учетом всего сказанного я бы хотел начать с очень простой и в то же время очень старой идеи — идеи обитаемых и необитаемых миров.
Новые миры на старый лад
Наш мир — это какое-то определенное место. Мы можем его ощущать, исследовать и каким-то образом на него воздействовать. Это реальный мир, а не абстрактная идея. Большую часть человеческой истории Земля была для людей единственным миром, и нам ничего не оставалось, кроме как исследовать его, открывая новые формы жизни. Астрономы древности считали звезды и планеты, видимые на ночном небосклоне невооруженным глазом, достойным предметом для изучения‹‹2››. Однако для них это были всего лишь яркие светящиеся точки. Чтобы понять природу этих объектов, люди прибегали к абстрактным рассуждениям и всяческим фантазиям, но выдвинутые ими идеи оставались ничем не подтвержденными, умозрительными заключениями. Все изменилось, когда появилась возможность взглянуть на эти объекты поближе. Чем больше мы видели, тем больше понимали, что каждая планета и каждая звезда — материальный мир, управляемый теми же физическими процессами, которые сформировали Землю и наше Солнце. А значит, мы можем исследовать и изучать эти миры. Мы можем посетить их, пройтись по их поверхности и даже вступить в контакт с их обитателями.
‹‹3›› Строительные материалы, научная и общественная жизнь, теплая постель.
‹‹4›› Скиапарелли использовал 22-см телескоп, Лоуэлл имел в своем распоряжении 30- и 40-см телескопы.
‹‹5›› Но, разумеется, не для Майкла Брауна и Международного астрономического союза. Советую почитать «Как я убил Плутон и почему это было неизбежно» (How I Killed Pluto and Why It Had It Coming) — прекрасно изложенную историю «падения» планеты.
‹‹6›› Ага! Новая единица измерения! Минимальная температура, которой может обладать физическое тело, равна –273 °C. При этой температуре тело не обладает тепловой энергией. Первоначально это значение назвали «градус Кельвина». Поскольку изменение на одну единицу одинаково для шкал Цельсия и Кельвина, 0 °C эквивалентно 273 °K.
‹‹7›› Что я имею в виду? Ну, 0,1 отличается от единицы на один порядок или на одну десятую. Возьмите число 1×10–10. Оно отличается от 1 на 10 порядков. Это действительно малое число по сравнению с единицей.
‹‹8›› Бактерии и археи представляют две ветви нашей современной трехдоменной классификации клеточных форм жизни. Бактерии и археи — одноклеточные прокариоты (клетки, лишенные выраженных ядер). Третья ветвь, эукариоты, включает одноклеточные и многоклеточные организмы, клетки которых имеют ядра. Вы являетесь представителем домена эукариотов. Хотя трехдоменная система может показаться менее наглядной, чем классификация, основанная на внешних признаках (например, наличие позвоночника, глаз, противопоставленного большого пальца), она проще и более эффективна, поскольку основана на биохимии живых организмов.
‹‹9›› Докажите, что я не прав.
‹‹10›› Ну, например, можно каждый день с утра пораньше ронять на землю яблоко, но было бы странно ожидать, что закон всемирного притяжения вдруг на него не подействует.
‹‹1›› Вытяните руку перед собой и посмотрите на свой мизинец. Он образует угол примерно в один градус. Угловой размер Солнца (и полной Луны, на которую можно смотреть без вреда для зрения), если смотреть на него с Земли, составляет половину этой величины.
‹‹2›› Я не буду здесь говорить обо всех достижениях Эйнштейна. Достаточно сказать, что появившаяся в 1915 г. общая теория относительности дала объяснение гравитации в терминах взаимосвязи между материей, энергией и геометрией пространства-времени.
‹‹3›› Это утверждение справедливо для нашего времени, но что случится в отдаленном будущем? Современные наблюдения показывают, что скорость расширения Вселенной увеличивается. Если это правда, то расширение космологического горизонта замедлится и в конце концов остановится на каком-то фиксированном уровне. Со временем все галактики во Вселенной, гравитационно не связанные с галактикой Млечный Путь, удалятся за этот горизонт. Если учесть, что звезды, сияющие сегодня на нашем ночном небе, превратятся к тому времени в звездные останки (черные дыры и холодные нейтронные звезды или белые карлики), каким темным и пустынным будет наш небосклон!
‹‹4›› Я буду придерживаться качественного подхода к описанию истории ранней Вселенной.
‹‹5›› А что, если бы уничтоживший динозавров астероид не столкнулся с Землей? Это большой и интересный вопрос, которого я не коснусь в этой книге даже поверхностно.
‹‹6›› Это также название очень хорошей книги, написанной Примо Леви.
‹‹7›› Одна десятимиллионная.
‹‹8›› Строго говоря, для того, чтобы два ядра слились в одно, нужна лишь высокая температура. Но без высокой плотности таких ядер будет очень мало.
‹‹9›› Если масса звезды выше, то даже давления вырожденного нейтронного газа будет недостаточно. После определенного предела формируется черная дыра.
‹‹10›› Тяжелее гелия.
‹‹11›› Да, и Плутон среди них.
‹‹1›› Удивительно, что в 1948 г. математик и создатель первых ЭВМ Джон фон Нейман использовал очень похожее определение жизни (в данном случае искусственной) во время одной из лекций, посвященных общей теории автоматов. Его идеи предвосхитили наши сегодняшние представления о молекулярной генетике.
‹‹2›› В основном благодаря наличию углекислого газа, метана и водяного пара в небольших, но значимых количествах.
‹‹3›› Плюс небольшое количество тепла, выделяемого при распаде радиоактивных элементов внутри Земли.
‹‹4›› Этот абзац можно считать коротким вступлением к теории эволюции. Если вы хотите глубже понять теорию Дарвина, я бы посоветовал вам следующий подход, состоящий из двух этапов: первый — прочтите книгу Ричарда Докинза «Слепой часовщик», второй этап — вернитесь в начало и повторяйте первый этап до тех пор, пока не достигнете понимания (Докинз Р. Слепой часовщик. — М.: Corpus, 2015).
‹‹5›› Для сравнения хочу напомнить, что самые старые метеориты имеют возраст 4,57 млрд лет, что считается верхним пределом возможного возраста Солнечной системы.
‹‹6›› Возможно, вы также знакомы с углеродом-14 (6 протонов и 8 нейтронов). В отличие от обычного углерода, 14C неустойчив и превращается в азот с периодом полураспада приблизительно 5000 лет — в геологическом масштабе почти мгновенно.
‹‹7›› Геохимическая летопись не позволяет нам определить, как эта ранняя жизнь преобразовывала углерод — как правило, в форме CO2 — в энергию. Мы не знаем, происходило это в результате реакции фотосинтеза (с выделением кислорода или без) или посредством биосинтеза метана (метаногенеза). Сведения не сохранились. Приходите в следующем эоне, может, ситуация прояснится.
‹‹8›› Формула такова: 6CO2 + 6H2O + энергия → C6H12O6 + 6O2.
‹‹9›› Правила приличия не позволяют мне назвать это событие величайшим отравлением в истории планеты.
‹‹10›› Его также находили в ядерных реакторах. Это живое воплощение утверждения Ницше: «То, что нас не убивает, — делает сильнее».
‹‹11›› Вы можете заменить эксперимент Миллера — Юри с маленьким теплым водоемом на другой, в котором будут воспроизводиться, например, условия в гидротермальных источниках срединных океанических хребтов. Постановка эксперимента изменится, но идеи, которые за ним стоят, останутся, в сущности, такими же.
‹‹12›› Вы можете спланировать собственный вариант эксперимента Миллера — Юри, но для этого потребуется воспроизвести условия космического вакуума и запастись изрядным терпением.
‹‹13›› Я часто задумывался над этим вопросом, когда играл в настольную игру «Первичный бульон».
‹‹1›› Если бы это был вопрос на миллион долларов! Тогда для ответа на него хватило бы одного исследовательского гранта.
‹‹2›› Представьте себе мускулистого Зевса (Юпитера) в обтягивающей футболке с надписью SUN (Солнце), и вы никогда больше не забудете порядок следования внешних планет — Сатурн, Уран и Нептун.
‹‹3›› Ватт — это единица мощности, или количества энергии, которое получает система за единицу времени. Для сравнения: чайник использует приблизительно 2000 Вт мощности, когда кипятит вам воду для чая. Общее количество энергии, потребовавшееся на кипячение воды, — это мощность чайника, умноженная на время, затраченное на кипячение. Если мощность измерять в ваттах, время в секундах, то тогда энергия будет выражаться в джоулях. Единицы измерения — великая вещь!
‹‹4›› Также известная как температура абсолютно черного тела в соответствии с традицией физиков XIX в., которые разработали математические основы теории.
‹‹5›› Подзаголовок объясняется тем, что студенческая аудитория реагировала на слово, содержащее приставку «пан», еле сдерживаемым хихиканьем.
‹‹6›› А как же, возразите вы, ALH84001 — марсианский метеорит, в котором, как утверждалось, были обнаружены микрофоссилии примитивных микроорганизмов? Вам придется потерпеть до главы, посвященной Марсу, в которой я собираюсь приоткрыть эту банку с микрочервями.
‹‹7›› Прошу прощения, но тут я снова заставлю вас подождать до главы, посвященной Марсу.
‹‹8›› Класс метеоритов SNC, включающий шерготтиты, наклиты и шассиньиты.
‹‹9›› Миссия «Кассини» завершилась 15 сентября 2017 г., когда космический аппарат прошел вблизи внутреннего кольца Сатурна (кольца D), после чего погрузился в атмосферу планеты и разрушился.