Когда во вселенной зародилась жизнь?

Этого мы не знаем, но можем попытаться выяснить на планетах, вращающихся вокруг старейших из звезд. По мнению автора, следует искать планеты, вращающиеся вокруг звезд, которые богаты углеродом и бедны металлами, и оставляют в их атмосферном составе биологические признаки. А сколько просуществует наша цивилизация — будет зависеть от нас.

Примерно через 15 миллионов лет после Большого взрыва вселенная остыла настолько, что электромагнитное излучение, оставшееся от ее горячего зарождения, стало примерно комнатной температуры. В статье 2013 года я назвал этот период в истории ранней вселенной «пригодным для жизни». Если бы мы уже существовали тогда, то вполне обошлись без солнца: чтобы согреться, хватило бы космического радиационного фона.

Неужели жизнь зародилась уже тогда? Может, и нет. Горячие и плотные условия первых 20 минут после Большого взрыва создали лишь водород и гелий, а также остаточные следы лития (один на 10 миллиардов атомов) и незначительное количество более тяжелых элементов. Но жизнь в привычном понимании слова требует воды и органических соединений, а до этого момента оставалось еще 50 миллионов лет, когда первые звезды соединили в своих недрах водород и гелий в кислород и углерод. Появлению жизни на раннем этапе мешала не сколько температура (она-то как раз примерно соответствовала нынешней), сколько нехватка основных элементов.

Поскольку исходный запас тяжелых элементов был ограничен, как рано могла зародиться жизнь? Большинство звезд во вселенной образовались за миллиарды лет до Солнца. Мы с Рафаэлем Батистой (Rafael Batista) и Дэвидом Слоаном (David Sloan) предположили, опираясь на историю космического звездообразования, что жизнь на солнцеподобных звездах, вероятнее всего, зародилась в последние несколько миллиардов лет. Однако в будущем она может появиться на планетах, вращающихся вокруг карликовых звезд, вроде нашей ближайшей соседки Проксима Центавра, которая просуществует в сотни раз дольше Солнца. В конечном счете человечеству было бы желательно переселиться на обитаемую планету вокруг карликовой звезды Проксима Центавра b, где мы сможем греться у природного ядерного реактора еще 10 триллионов лет (По сути звезды — это просто термоядерные реакторы, их мощность ограничена силой тяжести, но при этом они все равно стабильнее и долговечнее наших, с магнитным удержанием).

Насколько нам известно, вода единственная из жидкостей поддерживает химию жизни, но мы еще многого не знаем. Могли ли на раннем этапе из-за потепления лишь за счет космического радиационного фона существовать альтернативные жидкости? В новой статье с Манасви Лингамом (Manasvi Lingam) мы показываем, что аммиак, метанол и сероводород могли существовать в жидком виде уже сразу после образования первых звезд, а этан и пропан могли превратиться в жидкости несколько позже. Значение этих веществ для жизни неизвестно, но это можно изучить экспериментально. Если нам когда-нибудь удастся создать синтетическую жизнь, — а этим занимаются в лаборатории Джека Шостака в Гарвардском университете, — мы проверим, может ли жизнь зародиться в других жидкостях, кроме воды.

Один из способов определить, как зародилась жизнь в космосе, — это изучить планеты вокруг старейших из звезд. Можно предположить, что такие звезды будут бедны элементами тяжелее гелия, которые астрофизики называют «металлами». (На нашем языке, в отличие от привычного, тот же кислород, например, считается металлом). В самом деле, бедные металлом звезды обнаружены на периферии Млечного Пути и предположительно относятся к самому раннему поколению звезд во всей вселенной. В них нередко наблюдается повышенное содержание углерода, а металлов (в астрофизическом понимании) — наоборот, пониженное. Мы с моей бывшей студенткой Натали Машиан (Natalie Mashian) предположили, что планеты вокруг таких звезд могут состоять преимущественно из углерода, поэтому их поверхность может стать богатой питательной основой для новой жизни.

Таким образом, следует искать планеты, вращающиеся вокруг звезд, которые богаты углеродом и бедны металлами, и оставляют в их атмосферном составе биологические признаки. Это позволило бы установить с помощью наблюдений, как давно могла зародиться жизнь в космосе, опираясь на возраст этих звезд. Точно так же мы могли бы оценить возраст межзвездной «технологической оснастки», — либо дрейфующей рядом с Землей, либо разбившейся о Луну, — благодаря долгоживущим радиоактивным элементам или следам от ударов частиц космической пыли об их поверхность.

Эту стратегию можно дополнить поиском технологических сигналов от далеких ранних цивилизаций, которые накопили достаточно энергии, чтобы «выдать» себя в космическом масштабе. В частности, таким сигналом может стать вспышка от коллимированного (направленного) луча света для движения световых парусов. Другие могут быть так или иначе связаны с космической инженерией, например, с движением звезд. Вряд ли коммуникационные сигналы удастся обнаружить по всей Вселенной, потому что такой сигнал будет идти миллиарды лет в каждом направлении, и участвовать в столь медленном обмене информацией не хватит терпения ни у одного из участников.

Но даже следы жизни не вечны. Поэтому перспективы далекого будущего довольно мрачны. С ускоренным расширением из-за темной энергии во вселенной станет темно и холодно, и все формы жизни, скорее всего, исчезнут в течение 10 триллионов лет. А до той поры мы можем беречь всё преходящее, чем одарила нас природа. Нами будут гордиться потомки, если наша цивилизация окажется настолько разумной, что просуществует триллионы лет. Будем надеяться, что мы поступим достаточно мудро, чтобы о нас вспомнили в книгах по «Большой истории».

Ави Лёб — бывший председатель кафедры астрономии Гарвардского университета (2011-2020), директор-основатель Гарвардской инициативы по изучению черных дыр и директор Института теории и вычислений при Гарвард-Смитсоновском центре астрофизики. Глава Совета по физике и астрономии национальных академий и консультативного совета проекта «Звездный прорыв», а также член Президентского совета по науке и технологиям. Автор бестселлера «Инопланетяне: первые признаки разумной жизни за пределами Земли».