Можно ли обнаружить признаки жизни на Земле из космоса?

«Сканирование на предмет признаков жизни» — известный штамп научной фантастики. Насколько далеко такое сканирование от реальных научных методов? Мог бы космический аппарат инопланетян обнаружить «признаки жизни» на планете на фоне далекого и шумного теплового фона? Или если бы разумные цивилизации искали такую же разумную жизнь, не было бы легче искать обычное радиоизлучение?

Эх, «признаки жизни». Пожалуй, франшиза «Звездный путь» несет ответственность за эту фразу: любую планету, к которой подходили близко, сканировали в поисках признаков жизни. Иногда искали признаки разумной жизни, иногда даже человеческой (или особых инопланетных видов). К сожалению, непонятно, что именно они делали, а в техническом справочнике «Звездного пути» есть короткий параграф с техноболтологией, разъясняющей этот процесс.

«Анализ удаленных форм жизни. Сложный массив заряженных кластерных кварковых резонансных сканеров обеспечивает подробные биологические данные на орбитальных расстояниях. При использовании в сочетании с датчиками оптического и химического анализа, программное обеспечение анализа форм жизни способно экстраполировать общую структуру биоформы и выводить основной химический состав».

«Заряженные кластерные кварковые резонансные сканеры» — это вообще бред, если под «заряженным кластером кварков» не подразумевается обычный протон. Так что метод «Звездного пути» придется отринуть. И хотя прослушивание радиопередач определенно работает (вообще, на этом сосредоточена львиная доля наших поисков жизни за пределами Земли), степень успеха этого метода будет зависеть от того, насколько вообще распространено радио (используют они радио или же предпочитают передавать информацию по оптоволокну? Достаточно ли они развиты для распространения радио?), и времени, которое вы потратите на прослушку.

Люди начали использовать радио повсеместно лишь в 1920-х годах, но до этого времени на планете было множество разумных и современных людей. Институт SETI слушает достаточно времени — у него даже есть отдельно предназначенный для этого телескоп. Но ничего не нашел, конечно. При этом общее число радиопередач (и даже общая мощность радиовещания) стабильно снижалась в течение десятилетия. С другой стороны, если у вас уже есть исследующий галактику космический аппарат, вы можете искать жизнь, которая не использует радио в настоящий момент.

Мы не сможем точно определить, что вот в этом маленьком городке живет 3000 человек — мы лишь можем увидеть (с тепловизионными или другими методами) отметины, которые оставляет жизнь на поверхности планеты. Мы возьмем за основу людей и Землю, поскольку у нас нет никаких других примеров, но имеются кратеры на планете. Мы живем в городах, которые легко различить, ведь мы рубим деревья для их постройки и зажигаем в них свет по ночам. Мы строим дороги между городами и дома для жизни, а также работаем в поле.

Как много изменений поверхности планеты, вызванных людьми, можно разглядеть из космоса — зависит от разрешения вашей камеры. От того, насколько мелкий объект вы можете различить. Разрешение картинки зависит от трех вещей: насколько вы близко к предмету интереса, на какой длине волны вы смотрите и как много длин волн этого света вы можете разобрать с помощью своего телескопа. Для составления тепловой карты мы смотрим в инфракрасном спектре хотя бы с орбиты планеты — и много ли можно разглядеть в инфракрасном?

Тепловая карта нашей планеты выглядит примерно так:

Мы можем увидеть в целом, что полюса нашей планеты холодные, а экватор теплее, но при таком разрешении никаких деталей особо не разглядишь. Городов не видно, не говоря уж об отдельных людях. Мешает этому комбинация длины волны (инфракрасный свет обладает более длинной волной, чем видимый, поэтому разрешение падает), дистанции от спутника до планеты (порядка 700 километров) и размер поверхности сбора на спутнике.

Можно наметить города с помощью тепловых измерений; если вы не в пустыне, плотные города будут теплее окружающей среды — частично оттого, что мы вырубили деревья, чтобы построить город; кроме того, мы выстилаем дорогу поглощающим тепло асфальтом. Если в городе посажено много деревьев, «тепловой островок» города будет менее очевидным. Разрешение этих снимков примерно 30 метров — слишком много, чтобы обнаружить отдельных людей. Разрешение обусловлено частично диаметром зеркала на спутнике — 16 дюймов (не особо большое, но сгодится).

Если вам просто нужно высокое разрешение, лучше всего обзавестись очень большим зеркалом и камерой (увеличение области сбора = лучше разрешение) или переключиться на оптический диапазон, но плотный покров облаков будет вам мешать во втором случае. На Земле наш облачный слой не особо толстый, не особо горячий и передвигается время от времени, так что если достаточно долго ждать, можно будет разглядеть, что там на Земле, но с Венерой такой фокус не пройдет.

На Земле же пройдет; коммерческие спутники на орбите Земли делают снимки планеты с разрешением до полуметра. (Или с таким разрешением, с каким им позволяют различные военные структуры; сверхвысокое разрешение при съемке земной поверхности используется для военной разведки). Имея оптические данные в высоком разрешении, можно разглядеть геометрические узоры. Идеальные круги, квадраты, прямоугольники и треугольники редко встречаются в природе, так что если вы увидите кучу прямоугольников на поверхности Земли, это гарантирует наличие хорошо спланированного города или фермы, то есть указывает на существование чего-то разумного.

Конечно, чем дальше вы от планеты, тем сложнее разглядеть ее в оптическом диапазоне — это явно не то сканирование, которое можно провести, пролетая через галактику на высокой скорости. Чтобы составить карту целой Земли с низким разрешением (от 250 до 1000 метров), инструменту MODIS в числе четырех орбитальных спутников на высоте 130 километров от поверхности Земли требуется два дня. Так что возможно обнаружить признаки жизни на планете по тепловым снимкам, если искать города, а не людей, и если вы готовы покружить пару дней на орбите планеты.

Тем не менее, если вы построите очень большой, широкоугольный телескоп и отправите его на орбиту планеты, вы сможете разобрать и людей. Enterprise-D из «Звездного пути» имел главную тарелку в 500 метров диаметром, и разрешение его было в 150 раз выше, чем у космического телескопа Хаббл. В принципе, мы могли бы разобрать отдельных людей и в инфракрасном диапазоне, если бы собрали достаточно света. Так что, если знать, где искать, возможно, внеземные гости однажды нас найдут. Или мы — кого-нибудь.