Поиски жизни во Вселенной

Астрофизик из Смитсоновского института объясняет, почему вопрос «есть ли жизнь во вселенной» сегодня звучит иначе и заключается в том, «когда» и «где» будет найдена эта жизнь.

Когда Джереми Дрейк (Jeremy Drake) начинал в конце 1980-х годов свою карьеру, вопрос о том, одиноки ли мы во Вселенной, находился за пределами научной сферы.

«Все было аналогично тому, что мы никогда не сможем доказать или опровергнуть существование бога, – говорит Дрейк. – Просто ни у кого не было данных».

С тех пор как Дрейк, которому сейчас 49 лет и который работает старшим астрофизиком в Гарвард-Смитсоновском центре астрофизики, начал исследовать звезды, будучи аспирантом Оксфорда, очень многое изменилось.

В середине 90-х при помощи новых телескопов и спектрометров удалось открыть первые планеты, обращающиеся по орбите вокруг далеких звезд. Такие открытия впервые создали дразнящую возможность присутствия жизни в других местах галактики. С годами количество открытых планет увеличивалось, и теперь оно составляет более 1700. Только в прошлом месяце НАСА объявила, что при помощи ее космического телескопа «Кеплер», запущенного в космос в 2009 году, удалось найти 715 новых планет, вращающихся вокруг 305 звезд, включая четыре планеты, чьи размеры и расстояние до звезд подходят для наличия там воды в жидком виде, а, следовательно, и жизни в известных нам формах.

Вряд ли мы сумеем тщательно исследовать эти планеты с малого расстояния в ближайшее время, но ученые уже начинают проводить фундаментальные исследования, которые в один прекрасный день помогут определить, на каких из открытых в последнее время планет с наибольшей вероятностью может существовать внеземная жизнь. Значительную часть этой работы проводит Смитсоновский институт.

В 2012 году Дрейк, чья лаборатория находится на холме в тихом уголке студенческого городка Гарварда, организовал в Вашингтоне конференцию под названием «Жизнь в космосе», собрав вместе ученых из таких разных заведений как Музей естествознания, Национальный музей авиации и космонавтики, и Смитсоновский институт исследований тропиков в Панаме. Казалось бы, что может быть общего между астрофизиками, палеонтологами и экологами, изучающими влажные джунгли? Но Дрейк надеется, что междисциплинарное сотрудничество в рамках этого проекта поможет нам лучше понять происхождение жизни на Земле – и как она могла развиваться в других уголках галактики.

«Это самая обширная научная проблема, – говорит он. – И, на мой взгляд, это, пожалуй, самый важный вопрос».

Smithsonian: Каковы шансы на то, что жизнь там существует?

Джереми Дрейк: Ситуация очень быстро меняется. До 1995 года мы понятия об этом не имели. У нас была только одна известная нам солнечная система. В 1961 году было сформулировано уравнение Дрейка (другого Дрейка, конечно), которое по сути дела гласило, что определение количества планет в галактике это чистой воды догадки, и не более. Примерно в 1980 году мы впервые увидели вокруг солнцеподобных звезд такие вещи, которые называются «пылевые диски». А в ходе масштабных и хорошо подготовленных полетов в космос их удалось увидеть в гораздо больших количествах. Так наступила эпоха открытия планет, которая началась в середине 90-х. Конечно, эти первые планеты очень близки к своей материнской звезде. Это газовые гиганты, и шансов на наличие там жизни нет никаких. Все дело в том, что найти пылевые диски было проще всего. Но теперь мы понимаем, что на орбитах вокруг звезд с большой долей вероятности могут находиться и другие планеты, больше похожие на Землю. Могут существовать и другие способы возникновения жизни, для которой планеты не нужны. Но конечно же, стабильная окружающая среда, существующая в планетарной системе и получающая энергию от ближайшей звезды, это оптимальный способ для зарождения жизни. Так что шансы у планет весьма высокие.

– Как вы решили организовать конференцию «Жизнь в космосе»?

– Это было примерно в 2010 году, когда я изучал внешние слои атмосферы звезд, которые на Солнце называются солнечной короной.  Тогда уже было немало данных о существовании планет, и я начал думать о том, какой может быть излучающая среда у этих планет. Я подумал, что все можно связать воедино, послушав о том, чем занимаются другие люди, такие как Боб Крэддок (Bob Craddock) из музея авиации и космонавтики, который исследовал очень важную проблему планетарной физики: как Марс потерял свою атмосферу. Если вам нужна жизнь на планете, вам вряд ли захочется потерять ее атмосферу.

– С момента той вашингтонской конференции прошла пара лет. Получились ли из нее какие-то интересные исследования или совместные проекты?

– Да, есть несколько исследований, есть потенциальные проекты сотрудничества, которые пока еще на этапе становления. Главная проблема в науке это всегда деньги. Мы подаем заявку на финансирование пятилетнего исследования по вопросу о том, как собираются те кирпичики, которые необходимы для обитаемости  планеты. У нас также есть предложение  изучить эволюцию атмосферы планет. У нас также был начальный проект, предложенный людьми из Панамы (Смитсоновский институт исследований тропиков). Они намеревались изучить вопрос о том, как присутствие фосфора влияет на экосистемы. Фосфор необходим для жизни, но на активной планете он недолговечен, потому что обычные атмосферные явления удаляют его из почвы. На Земле его запасы возобновляются за счет геологической активности, а поэтому – насколько важна геологическая активность для развития жизни? Мы этого точно не знаем. Подобно тектонике плит на Земле, является  ли это необходимым условием для существования жизни повсюду?

– То есть замысел состоит в том, что когда у нас будет более совершенная техника для изучения этих открытых планет, такие исследования помогут отобрать планеты, заслуживающие дальнейшего изучения? Речь о тех планетах, где наиболее вероятна жизнь или условия для ее существования?

– Совершенно верно. Наверное, тектонику плит в данный момент слишком трудно предугадать в плане моделирования планет. Но не исключено, что мы сможем приблизительно понять, у каких планет должны иметься такого рода характеристики. Или можно сказать так: «Ладно, раз средств у нас мало, давайте займемся планетами, у которых, на наш взгляд, нужная атмосфера. Точное количество таких планет неизвестно, мы знаем о них лишь примерно, но они определенно в меньшинстве.

– Как ваши собственные исследования помогают в поиске ответов на эти вопросы?

– Я исследую протопланетные диски, или проплиды, а также места формирования звезд. Вероятно, планеты возникают довольно быстро в то время, когда завершается формирование их звезды. Это очень и очень сложная, но невероятно интересная задача астрофизики. Мы при помощи высокой контрастности рентгеновских лучей в молодых звездах находим молодые, формирующиеся солнечные системы, а затем ищем там протопланетные диски. Такие исследования наводят нас на мысль  о том, сколько планет может существовать в галактике.

– А если найдете, то какой может быть жизнь на других планетах?

Подозреваю, что мы найдем планету с поддающимися обнаружению следами кислорода, и, возможно, это укажет нам на присутствие биоактивности в форме первичного бульона или бактерий. Я полагаю, что если мы найдем вообще хоть что-то, причем такая планета будет похожа на нашу Землю, то она нам покажется несколько знакомой. Если говорить о цифрах, то жизнь здесь начала усложняться и развиваться сотни миллионов лет назад, а не миллиарды. И самая распространенная вещь у нас – это бактерии. Но опять же, я не биолог, и поэтому то, что мне кажется одинаковым, биологу может показаться совершенно разным. 

– А как насчет жизни, основанной на совершенно ином химическом составе, на кремнии, например?

– Не верю я в это. Об этом говорили какое-то время, но как мне кажется, жизнь возникла на Земле таким способом как есть благодаря основам биохимии, благодаря универсальности этих основополагающих процессов, а не их особенности на Земле. Мы знаем, что земная разновидность жизни существует миллиарды лет, и у химии была возможность делать и другие вещи, раз у нас все сработало.

– Очень много говорят об экстремофилах – организмах, существующих на Земле в геотермальных источниках на глубине и в других исключительно  суровых условиях. Кое-кто полагает, что это может служить примером жизни на иных планетах. Вы считаете такое возможным?

– Об экстремофилах часто говорят как об аргументе в пользу того, насколько может отличаться жизнь от той, которая нам хорошо знакома. У меня лично на это есть свой контраргумент. Я думаю, такое происходит тогда, когда жизнь получает плацдарм, начинает развиваться, а затем обретает возможность приспосабливаться к самой необычной окружающей среде. У меня есть подозрение, что для зарождения жизни в самом начале должны существовать очень благоприятные условия, но когда она начинает развиваться, появляется возможность для создания более экзотических вещей.

– Конечно, все эти поиски находятся пока на самом раннем этапе, но если мы обнаружим жизнь еще где-нибудь во Вселенной, то каковы будут наши шансы посетить ее?

– Чтобы иметь возможность посетить другую цивилизацию, или чтобы они посетили нас, должна возникнуть отрасль физических знаний, которые мы пока не понимаем. Мы сейчас не можем этого сделать, не можем перемещаться со скоростью света. Чтобы представители цивилизаций могли перемещаться на галактические расстояния, должна существовать неизвестная нам физика. Если такое случится, это будет иметь колоссальные последствия для наших представлений об основах физики. В данный момент есть один аргумент против явления НЛО, который гласит, что физически это невозможно.

– Даже если мы не сможем добраться до мест существования открытой внеземной жизни, какие последствия такие открытия будут иметь здесь, на Земле?

– Я думаю, последствия будут колоссальные – психологические, теологические, социальные. Мне представляется, что это будет самое крупное научное открытие в истории, одно из самых важных достижений человечества. Сейчас у нас подход к жизни ограничен рубежами отдельных стран по национальному признаку «они против нас». Мне кажется, что если на других планетах удастся обнаружить жизнь, если будут найдены следы цивилизаций и попытки коммуникации, наши перспективы изменятся кардинально. Мы начнем смотреть не внутрь, а наружу. Думаете, человек покажется себе менее важным? Возможно. Но, наверное, это и хорошо.