13 мая 2015Наука
7766

Земного типа

Какую внеземную жизнь ученые собираются найти на «второй Земле»

текст: Ольга Добровидова
Detailed_picture© io9.com

Поднимите руку, если в последние полгода вам попался, по крайней мере, один материал — новость на ленте, перепост ссылки в соцсети, что угодно — со словами «NASA», «экзопланета» и «внеземная жизнь». Поднимите вторую руку, если, глядя на этот материал, вы хотя бы на секунду не засомневались: а точно ли NASA, а не какое-нибудь общество чистых летающих тарелок? Точно ли то, что там написано о неизбежном и скором обнаружении живого за пределами Земли, не придумали пресс-секретарь института и/или журналист, которых не взяли в сценаристы «Секретных материалов»?

Сдаться перед темой экзопланетных исследований и астробиологии легко. В последние 25 лет, с обнаружения первых планет у других звезд, количество новостных поводов в этой области только растет: число подтвержденных экзопланет от одного только орбитального телескопа «Кеплер» перевалило за тысячу, а число объектов-кандидатов — за четыре тысячи. Заголовки о планетах-двойниках, близнецах, кузенах Земли встречают или восторженными «фотографиями с космических телескопов» (чуть помедленнее, ребята, до этого еще очень далеко — пока это все иллюстрации художников NASA), или вопросом «что, опять?»

И ведущие ученые в этой области, от Сары Сигер в MIT до Эллен Стофан, главного по науке (chief scientist) в NASA, уверены, что убедительные свидетельства существования жизни за пределами Земли обнаружатся где-то в этой растущей куче экзопланет уже в следующие 10—20 лет. То есть за четверть века словосочетание «жизнь на других планетах» проделало условный культурный путь от фриков с кругами на полях и фильма «Чужие» до полумиллионного «гранта для гениев» от Фонда Макартура для той же Сигер в 2013 году.

Здоровый скептицизм по поводу двойников понятен. И в мире репостов про «тайные планеты, угрожающие Земле» необходим. Но сегодня, в отличие от предыдущих двадцати веков, вопрос о жизни за пределами Солнечной системы, похоже, действительно наконец-то можно обсудить без хихиканья, каналов на Марсе, близких контактов третьей степени и таблоидных заголовков. И с примечаниями мелким шрифтом, которых хотя бы уже не на два порядка больше, чем самих рассуждений.

Французский зоолог Эдмон Перрье, уже будучи уважаемым специалистом по беспозвоночным, в 1911 году написал небольшую книжечку о том, какой может быть жизнь на других планетах, если исходить из того, что мы знаем об этих самых планетах и о жизни на Земле. Прежде всего его интересовал Марс, который тогда считался «планетой цветов и бабочек» (описание самого ученого), но, в принципе, ничто не мешало применить ту же логику к любому другому миру. Признавая, что никакого экспериментального подтверждения его гипотезам нет и не предвидится, Перрье в своей книге тем не менее написал: «Мечтать никто не запрещает».

Даже слава и почет в зоологии беспозвоночных наверняка не спасали Перрье от скептически поднятых бровей у читателей. Даже когда другие миры уже нашлись, человечество в экзопланеты поверило не сразу: NASA четыре раза отвергло проект телескопа «Кеплер» для серийного поиска экзопланет перед тем, как наконец одобрить его в 2001 году. Но сейчас даже те, кто призывает СМИ и общество к терпению и предостерегает от излишнего оптимизма, согласны: этот оптимизм уже вылился в массовый приток молодых ученых в эту область и космические исследования вообще, как и в новые технологии.

Общей статистики по приросту магистров и аспирантов в экзопланетных исследованиях пока нет, но есть что-то вроде частной: на первом занятии продвинутого курса в Гарварде, где в качестве домашней работы ищут в данных «Кеплера» новые объекты — кандидаты в экзопланеты, нам не хватило стульев.

Парадокс Ферми можно сформулировать так: если возможностей для жизни в космосе так много, то где вся эта жизнь? Почему не звонит, не пишет?

Все это принесет свои результаты (правильнее сказать не «если», а «когда»). На это готовы поставить репутацию и деньги ведущие университеты планеты: Корнелл, например, в субботу, 9 мая, торжественно открыл собственный Institute for Pale Blue Dots, «Институт бледно-голубых точек».

Что касается названия, то организаторы немного схитрили и уже на субботней конференции объявили, что институт будет носить имя Карла Сагана (что, наверное, было неизбежно). Американский астроном и один из великих популяризаторов науки, которому, по собственным признаниям собравшихся, чуть ли не ползала было обязано идеей податься в ученые, работал как раз в Корнелле. В 1990 году по настоянию Сагана зонд «Вояджер-1» сделал снимок Земли с рекордного расстояния почти в 6 миллиардов километров. Планета на нем выглядит как крохотная пылинка, подвешенная в лучах кинопроектора; в своей книге Саган позже напишет, что эта бледно-голубая точка — наш единственный дом и на ней умещается все, что с нами было.

Конечно, создание междисциплинарного института будущих аналогов Земли в тот момент, когда такие аналоги еще далеко впереди, может показаться благопожеланиями. Все-таки если бы оптимизм ученых, добивающихся финансирования своих работ, можно было использовать в качестве топлива, мы бы все уже пили чай на Марсе. В том, что человечество склонно смотреть на действительное и видеть желаемое, новостей нет.

А наша одержимость собственным космическим одиночеством очевидна: любой солидный сборник научных статей по истории астробиологии начинается, как положено, с Левкиппа, Демокрита и Аристотеля. Одним из первых сам термин «астробиология» использовал выпускник МГУ Гавриил Адрианович Тихов, современник Эдмона Перрье, который в 1947 году основал при обсерватории в Алма-Ате кафедру астроботаники. (Интересно, что Тихов, исследовавший так называемый пепельный свет Луны, в 1914 году правильно заключил, что Земля для наблюдателя в космосе будет бледно-голубого цвета — бледно-голубого, Карл!)

Консультационный совет NASA по бионаукам объявил поиск внеземной жизни одной из ключевых задач агентства в январе 1960 года — еще до полета Гагарина, а первый в США симпозиум по этой проблеме и вовсе прошел в Аризоне за четыре месяца до Спутника. НЛО, жизнь на Марсе, космические корабли, летящие за кометой Еленина, и почти всю научную фантастику уже вспоминали — понятно, что мы очень, очень хотим знать, есть ли кто еще живой.

Карл Саган умер в 1996 году, на самой заре экзопланетной эпохи: тогда еще никто не осознавал, что число планет в Млечном Пути, скорее всего, измеряется миллиардами. Саган тем не менее уже был убежден, что Земля и Солнечная система в целом — в общем-то не то чтобы уникальные и неповторимые снежинки, напротив: мы живем «на малозначительной планете у обыкновенной звезды на окраине галактики, спрятанной в каком-то дальнем углу Вселенной».

Результаты «Кеплера» подсказывают, что, пусть и с некоторыми оговорками, это вполне справедливая оценка. Как рассказали на субботней конференции Уильям Боруки и Натали Баталья из исследовательского центра NASA имени Эймса, этот телескоп, созданный специально для того, чтобы понять, насколько распространены во Вселенной планеты земного типа, задачу свою выполнил на 100 процентов (если бы они знали про «146 процентов», уверена, сформулировали бы это именно так).

Телескоп в итоге оказался способен находить не только планеты, но и целые планетные системы: вот, к примеру, Kepler 11 глазами (и ушами) астрофизика из Гарварда Алекса Паркера. Ученый взял все зарегистрированные «Кеплером» прохождения шести планет по диску звезды и для каждого назначил высоту звука и громкость в зависимости от радиуса орбиты и размера проходящей планеты. Получилась, без преувеличения, космическая музыка.

На первом занятии продвинутого курса в Гарварде, где в качестве домашней работы ищут в данных «Кеплера» новые объекты — кандидаты в экзопланеты, нам не хватило стульев для всех желающих.

В поле зрения «Кеплера» попадает всего один небольшой кусочек неба — четверть процента небесной сферы, и вдобавок выдает он неизбежно искаженную статистику: находит прежде всего те планеты, которые легко обнаружить транзитным методом, по изменению светимости звезды при прохождении планеты перед ее диском. Маленькие (как Земля) планеты, находящиеся не слишком близко к своей звезде, — а нас именно такие в первую очередь интересуют — к таковым не относятся.

Отсюда, во-первых, следует, что на сегодняшний день из всех планет, известных человечеству, наиболее часто встречающиеся, так называемые мини-Нептуны — которые не более чем в 10 раз тяжелее Земли, — в Солнечной системе вообще не представлены. Буквально — они «там» есть, и их немало, но нам «тут» таких планет как-то не досталось. Во-вторых, поскольку мы хорошо понимаем ограничения собственных инструментов, мы можем посмотреть на наблюдаемое распределение кеплеровских экзопланет и примерно спрогнозировать реальное их распределение — и тогда получается, что больше всего как раз нужных нам объектов. А именно: по результатам совместных исследований «Кеплера» и обсерватории Кека планеты земных размеров, в самом грубом приближении пригодные для зарождения и существования жизни, имеются где-то у каждой пятой звезды Млечного Пути, похожей на наше Солнце.

То есть, глядя темной ночью в чистом поле на звездное небо (если вы такой везунчик, что вам есть куда сбежать от городского светового загрязнения), вы почти наверняка видите ближайшее такое Солнце-2. Невооруженным глазом. Сейчас.

«Кеплер», подчеркивают ученые, по сути, едва приподнял занавес. Если все получится, то заглядывать за него будут уже инструменты следующего поколения, прежде всего, орбитальные «Джеймс Уэбб» и его «наводчик», который сменит отработавший свое «Кеплер», TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), а также наземные телескопы, например, в Чили и на Гавайях. Главное в светлом будущем, которое обещают нам эти инструменты, — это информация о составе атмосфер экзопланет, пригодных для жизни.

И здесь возвращаемся к тем самым «убедительным свидетельствам существования жизни за пределами Земли». Если в атмосфере какой-нибудь планеты уверенно обнаружатся так называемые biosignature gases — газы, которые, по нашим представлениям, могут там находиться только благодаря жизни, какой мы ее знаем, — мечту Эдмона Перрье, Гавриила Адриановича Тихова, Карла Сагана и сотен миллионов объявят сбывшейся. В нашей Вселенной появится новая бледно-голубая точка.

Не знаю, что сказали бы на это Перрье или Тихов, но у меня, признаюсь, то ли из-за журналистского цинизма, то ли из-за хронического дефицита темного неба без городской засветки точка эта — под вопросительным знаком. Даже не так: вопросительными знаками — во множественном числе. Когда мы рассуждаем о поиске жизни, зонах обитаемости и атмосферных сигналах, не похожи ли мы, случаем, в своем запредельном шовинизме — углеродном, кислородном, водном, каком хотите — на разумных муравьев из комикса xkcd, которые безуспешно обследуют напольную плитку на предмет самых распространенных муравьиных феромонов и с грустью заключают, что они одни во Вселенной? Если мы не особенно договорились о том, что такое жизнь, можно ли искать то — не знаю что? Что дает нам пусть даже железобетонный факт существования внеземной жизни, если эта жизнь для нас так же железобетонно недосягаема? Что мы будем делать со всем этим знанием, которого так ждем, — ну, статью в Википедии обновим, а что еще?

И, конечно, есть еще Энрико Ферми, создатель первого в мире искусственного ядерного реактора, «отец» атомной бомбы и автор известного парадоксального ответа на уравнение своего коллеги, астронома Фрэнка Дрейка. Дрейк предложил способ хоть как-то формализовать задачу нахождения N, числа внеземных цивилизаций в Млечном Пути, с которыми есть шанс связаться. Уже в первом приближении в 1960-х выходило, что N довольно велико, на что Ферми как раз и ответил: если этих ваших цивилизаций много, то где они?

Если на то пошло, сотни миллиардов планет только в нашей галактике и их безумное разнообразие, в том числе и по возрасту, слабо влияют на решаемость уравнения (там есть такие экзотические компоненты, как время существования цивилизации), но только усиливают парадокс. Если возможностей для жизни так много, где вся эта жизнь, почему не звонит, не пишет?

Начнем с конца, потому что этот вопрос я прямо задала участникам конференции в ходе всеобщей дискуссии — и ответ на него короткий. Никто из собеседников по этому поводу, надо сказать, не волнуется: Вселенная огромна, расстояния между звездами — тоже; мы, строго говоря, только сто лет назад радио изобрели — считай, только проснулись и сидим, значит, ждем звонков из очень конкретного места в очень специфическом диапазоне, переживаем.

Планеты земных размеров, в самом грубом приближении пригодные для зарождения и существования жизни, имеются где-то у каждой пятой звезды Млечного Пути.

Наконец, SETI, наш главный эксперимент по поиску разумной жизни, то есть в теории способной позвонить и написать, строго говоря, вообще экспериментом не является. Контрольного эксперимента для интерпретации отрицательного результата от SETI нет, сравнивать не с чем — то есть радиомолчание не означает ничего. Так что уравнение Дрейка и ответный парадокс Ферми пока надо бы отложить в сторону, тем более что разумной жизни в следующие 20 лет все равно никто не обещает. Время экзотических множителей в уравнении еще не пришло.

Теперь о земном «внеземном шовинизме» — так называют всевозможные утверждения о том, что всякая жизнь во Вселенной обязана в том или ином смысле быть похожей на нашу. Бывает, например, «углеродный шовинизм»: если вы брат по разуму — будьте любезны состоять из соединений углерода. На тему того, без каких человеческих черт никакая жизнь обойтись не способна, можно спорить до бледно-голубых точек перед глазами. Астробиолог NASA Линн Ротшильд отмечает: конечно, считать, что мы знаем, что такое жизнь, как она устроена и работает, — это примерно как, прочитав одну книгу, считать, что понял, что такое литература. Плюс в том, продолжает она, что для менее риторических целей все эти споры все-таки можно пресечь: искать «то — не знаю что» действительно бессмысленно, поэтому мы ищем то, что хотя бы сможем опознать. Мы точно знаем, что такая жизнь, как у нас, бывает, и поэтому ищем ее. Если Персиваль Лоуэлл — такой Тони Старк от астрономии конца XIX века — был прав в том, что жизнь в благоприятных для этого условиях чисто химически неизбежна, этот поиск не лишен смысла, хотя и непрост.

По-настоящему важно другое: из новостей на эту тему может сложиться ошибочное впечатление, что человечество рогом уперлось в поиски именно «второй Земли», планеты, максимально похожей на нашу.

Хотя это разумный приоритет (смотри выше, что знаем, то и поем, плюс, как мы помним, «Земель», по-видимому, как раз больше всего), необходимость как можно более широких сетей понятна. Сара Сигер в статье об обитаемости экзопланет для Science пишет, что раз универсальной обитаемой зоны не существует, неизбежный «водный шовинизм» (идея, что жизнь бывает только там, где вода) априори не очень-то сужает круг подозреваемых. Например, в этой же статье исследовательница мимоходом отмечает, что при определенных условиях (в частности, при подходящем размере планеты и при наличии в атмосфере молекулярного водорода, мощнейшего парникового газа) жидкая вода может существовать не то что гораздо дальше от звезды — но и даже на «бездомных» планетах, выброшенных из родных звездных систем. Сигер сравнивает оценку потенциала планет с точки зрения обитаемости и выбор целей для детального изучения с триажем, способом сортировки пациентов в медицине катастроф.

Хорошо, положим, с «как» кое-что понятно; как насчет «зачем»? Говард Смит, астрофизик из Гарварда и бывший главный астроном Национального музея авиации и космонавтики США, в 2011 году выступал на сессии конференции американского научного общества AAAS как раз про такое «зачем». Смит считает, что даже с учетом всей новой информации о распространенности экзопланет с сугубо практической точки зрения человечество почти наверняка одиноко во Вселенной. В том смысле, что даже если Сара Сигер со товарищи правы — с этой очевидной-невероятной внеземной жизнью, похожей или не похожей на нас, мы никогда не встретимся, невооруженным (да и вооруженным) глазом в клетку ей не заглянем и тем более о жизни, Вселенной и вообще не поговорим. Одни, совсем одни.

(По поводу этой полной практической недосягаемости экзопланет и их обитателей, кстати, некоторое волнение в массах все-таки присутствует. На полях конференции в Корнелле аспиранты показывали смоделированные ими поверхности некоторых известных кеплеровских экзопланет. Когда Лиза Калтенеггер, директор Института Карла Сагана, объявляя об этой экспозиции, пошутила, что это шанс подойти к экзопланете настолько близко, насколько это вообще возможно, смех в зале был ощутимо нервным.)

Конечно, астрономы — они на то и астрономы. Для них одного только знания, полученного из факта существования жизни где-то еще, при всех многочисленных ограничениях в интерпретации этого факта (так ли уж две, три, десять книг с точки зрения знания литературы отличаются от одной?) уже вполне достаточно, чтобы перестать волноваться и начать делать новые телескопы. Гуманитарии же понаписали о последствиях любого исхода многие тома, пересказать которые невозможно.

Вместо этого на секунду вернемся к Гавриилу Адриановичу. Один из отцов-основателей астробиологии с 1909 года изучал «планету цветов и бабочек» и, не найдя характерных следов хлорофилла в спектре Марса, сделал нетривиальный ход: отправился на поиски растений без хлорофилла, живущих в как бы марсианских условиях на Земле. Короче говоря, сделал то, что астробиологи делают и сто лет спустя, — стал искать подходящих экстремофилов.

Принципиальная разница между астробиологом Тиховым из Алма-Атинской обсерватории и астробиологом Ротшильд из центра Эймса в том, что последней не обязательно ходить в экспедиции в Казахстан: она, если что, сможет нужных экстремофилов разработать. Линн Ротшильд — не только астробиолог, она еще и синтетический биолог и, помимо прочего, готовит команды школьников и студентов к международному соревнованию по синтетической биологии iGEM. Тамошняя популярность проектов по созданию «адской клетки», организма, способного выжить в заранее заданных экстремальных условиях, по ее мнению, означает только одно: рано или поздно, найдя ту самую планету с признаками жизни, ученые смогут посмотреть, на что может быть похожа эта жизнь, заглянув не в телескоп, а в чашку Петри.

(Постоянные читатели рубрики «Наука» поймут, как безмерно это все радует лично меня.)

Побывав на конференции в Корнелле, я поняла еще одну, как мне кажется, важную вещь. На самом деле мысль о земной посредственности у Карла Сагана имеет продолжение: как он писал в 1980 году, если человечество хочет, чтобы его планета была важной, надо активно добиваться этого «смелостью наших вопросов и глубиной ответов». До квантовой крайности эту мысль доводит, например, американский физик-теоретик Джон Уилер: если коллапс волновой функции происходит при измерении, производимом наблюдателем, то Вселенная, весь мир, состоящий из таких вероятностных функций, остро нуждается в том, чтобы ее наблюдали — для того, чтобы существовать. Тогда разумная жизнь не просто случается — она необходима, и мы, возможно, делим (или не делим) с кем-то очень далеким огромную ответственность.

Айзек Азимов в 1965 году любовно назвал астробиологию «наукой в поисках объекта исследования». Похоже, что это еще и наука в поисках субъекта. Человечество — с его тягой к быстрым результатам, короткой продолжительностью жизни, плохими навыками работы с многопоколенческими задачами и проектами, паршивой устойчивостью внимания, клиповым мышлением — не очень-то на роль субъекта годится.

Но других писателей нет, наблюдать Вселенную больше некому, так что надо бы, как говорят, подняться в ответ на этот вызов: задавать смелые вопросы и искать глубокие ответы.

Как заметила в ходе финальной дискуссии вдова Карла Сагана Энн Друян, может быть, хотя бы обнаружение внеземной жизни заставит людей измениться: опомниться, оторваться от совершенствования способов убивать друг друга и потратить освободившиеся миллиарды на новые научные исследования.

Потому что одно известно наверняка: «где-то что-то невероятное ждет своего открытия».

Понравился материал? Помоги сайту!

Подписывайтесь на наши обновления

Еженедельная рассылка COLTA.RU о самом интересном за 7 дней

Лента наших текущих обновлений в Яндекс.Дзен

RSS-поток новостей COLTA.RU

Сегодня на сайте
СВР: смена имиджаЛитература
СВР: смена имиджа 

Глава из новой книги Андрея Солдатова и Ирины Бороган «Свои среди чужих. Политические эмигранты и Кремль»

22 сентября 2020860
Шаманизм вербатимаКино
Шаманизм вербатима 

Вероника Хлебникова о двух главных фильмах последнего «Кинотавра» — «Пугале» и «Конференции»

21 сентября 20201526
И к тому же это надо сократитьКино
И к тому же это надо сократить 

На «Кинотавре» показали давно ожидаемый байопик критика Сергея Добротворского — «Кто-нибудь видел мою девчонку?» Ангелины Никоновой. О главном разочаровании года рассказывает Вероника Хлебникова

18 сентября 20205998