Наша маленькая обитаемая Земля кажется такой одинокой в этой огромной Вселенной, что человечеству никак не даёт покоя надежда найти признаки жизни на других планетах — в пределах Солнечной системы, в иных галактиках… А может, где-нибудь там, за далёкой звездой есть не только что-то биологически близкое, но и настоящая разумная цивилизация?
Что на сегодняшний день наука знает об этом, на публичных лекциях в ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» рассказал старший научный сотрудник Государственного астрономического института имени П. К. Штернберга, лауреат Литературной премии имени Александра Беляева и премии «Просветитель» Владимир Георгиевич Сурдин.
Жизнь может быть там, где есть условия для неё. Например, вода. В основном, мы ищем планеты, где она есть.
Даже на Земле существуют места, отделённые от основной биосферы. Это подлёдные озёра в Антарктиде и особенно — озеро Восток. Уже прошло 4 года с тех пор, как там добурились до воды. В первое время после этого события было много сообщений о найденных новых материалах — обломках молекул, белков — которых нет в биохимических каталогах, но потом оказалось, что всё это занёс туда человек. Биосфера Земли едина, и никакой другой жизни здесь пока не найдено.
Также учёные уже определили крайние значения температур, степень солёности, давление, при которых может существовать та единственная жизнь, известная нам. И, прежде всего, её мы ищем в космосе.
Некоторые исследования в этом направлении можно проводить прямо здесь, не покидая своей планеты. Интересующий нас материал сам прилетает к нам — в виде метеоритов (хотя, как правило, большинство из них сгорает в атмосфере). Сегодня в коллекции учёных есть космические осколки двух типов: железные и каменные. Первые — это кусочки ядер небольших планет, а вторые несут в себе первозданное вещество, из которого тэти планеты формировались.
Какие места являются наиболее благоприятными для поиска метеоритов? Те, где нет своих камней. Это аравийские пустыни, а самое главное — Антарктида.
На Земле уже найдено около 60 «пришельцев» с Марса. В некоторых из них учёные обнаружили мелкие структуры, внешне похожие на окаменевшие бактерии, правда размеров очень маленьких — порядка 10-20 нанометров (туда ни ДНК ни РНК не поместятся). И есть исследователи, которые утверждают, будто бы вокруг каждой из этих палочек сохранились продукты их «жизнедеятельности». «Спор пока идёт. Если эта информация подтвердится, то, вроде, на Марсе когда-то была жизнь», — комментирует Владимир Сурдин.
На Земле тоже условия для жизни будут сохраняться, по глобальным меркам, не очень долго. Пока ещё она хорошо прикрыта атмосферой и меньше других страдает от потоков солнечной плазмы, которая сушат её — тем не менее, этот процесс идёт. Примерно три киллограма водорода в секунду уходит с поверхности нашей планеты в космос и уже не возвращается, а водород— это расщеплённая вода. Через несколько миллиардов лет Земля высохнет. Несколько дольше продержится подземная жизнь — говорят, до глубины в 3 км она всё-таки есть.
Планеты Солнечной системы: ищем жизнь на глубине
Теперь пройдёмся по нашей Солнечной системе. Начнём с самого ближнего её «обитателя» — с Луны. Никаких признаков жизни там нет. Хотя во времена первых экспедиций туда (когда об этом ещё ничего не было известно) вернувшихся космонавтов сразу запаковывали в костюмы химзащиты и выдерживали в карантине несколько дней. Однако на Луне есть вода, а среднесуточная температура на глубине 1-1,5 метров — примерно -30 °C. «Так что, я бы не сказал, что там совсем нет условий для жизни», — говорит исследователь.
Следующий — Меркурий. Это очень плохо исследованная планета, внешне похожая на Луну. «Единственное, что привлекло внимание: уже три года вокруг неё работает американский спутник. На последних снимках обнаружились некие пятна на Меркурии, очень тёмные, геологи говорят, что такими могут быть только углеводороды. Что это, откуда оно — неизвестно. Для жизни эта планета очень неблагоприятна. Но если закопаться метра на 1,5-2 вглубь, там температура +70°C — для многих микроорганизмов вполне комфортная. Вода тоже присутствует — в виде вечной мерзлоты она обнаружена на полюсах», — рассказывает Владимир Сурдин.
Венера долгое время считалась почти точной копией Земли. Её атмосфера даже более массивна, чем у нас. Днём и ночью, на полюсах и на экваторе там одинаковая температура — +460°C. В 60-е-70-е годы прошлого исследователи получили невзрачные снимки этой планеты. Были шутники, которые находили на них какие-то образы, обводили карандашиком и подписывали «венеряне». Несколько лет кадры стали перерабатывать, и один исследователь обнаружил там удивительную вещь: некоторые структуры то появляются, то исчезают на снимках одного и того же места, сделанных в разное время. Однако учёные смотрят на описанные структуры с большой долей скепсиса и говорят, что это скорее какие-то помехи в камере, чем что-то живое.
Перейдём к планетам-гигантам. У каждой из них есть масса спутников. Например, у Юпитера их 67 или даже больше, и некоторые (например, Ио, Европа, Калисто, Ганимед) являются настоящими планетами.
Так, на ближайшей к гиганту Ио — сплошные вулканы. Там практически нет метеоритных кратеров, а значит, поверхность обновляется очень интенсивно. Этот спутник весь замёрзший, но в районе извержений тепло, есть холодная вода рядом и, наверное, где-то — условия для жизни. Однако на ИО огромная радиация. «На поверхности, конечно, жизни быть не может, а вот присутствует ли она «под землёй» — загадка», — говорит учёный.
Второй спутник Юпитера — Европа — покрыт ледовым панцирем. Но судя по расчётам и по некоторым измерениям, под ним — солёная вода. Количество ее в несколько раз превышает наш мировой океан, глубина — более 100 км, температура — 0°C или даже выше. То есть, условия для жизни есть. Однако толщина льда описывается примерно в 25-35 км. Долго думали, как добраться до жидкости (хотели даже использовать бурильную установку), но к счастью в прошлом году орбитальный телескоп Хаббл сфотографировал фонтаны воды, бьющие из разломов в ледяном куполе. Теперь возможно привезти туда ионизатор и брать пробу на предмет биологических находок.
Также большой интерес представляют спутники Сатурна. Например, Титан — по всем параметрам самостоятельная планета. Единственный, кроме Земли, он обладает атмосферой, почти полностью состоящей из азота. В районе его полюсов есть жидкие озёра — из метана и прочих веществ. В пустынях — дюны, песок (из кристаллов воды), ветер. Что самое интересное: имеются и русла рек. Сегодня они пусты. Возможно, потому, что динамика атмосферы у этой планеты своеобразна — там редко бывают осадки, но зато очень мощные. Они случаются раз в 100-200 лет, и тогда эти русла чем-то наполняются. Вероятно, жидким метаном. На глубине около 30 км на Титане, предположительно, комнатная температура — а значит, условия для жизни там должны быть.
На Марсе (который всегда привлекал к себе искателей внеземной жизни) атмосфера очень разряжена. Она тоньше земной и совсем не защищает от космисческой радиации. Поэтому на поверхности этой планеты жизни быть не может, а внутри — вполне вероятно. На глубине в несколько десятков сантиметров на Марсе нашли водяной лёд, но жидкой воды там никто не видел. Несколько лет назад телескопы обнаружили в атмосфере Марса следы метана. Вулканической активности там уже миллиарды лет как нет, а на Земле единственный источник этого газа, кроме геологических — животные организмы.
Все роботы, которые когда-либо ползали по Марсу — геологи. Однажды попытались провести биологический эксперимент, но из-за неаккуратной посадки аппарата он сорвался — сосуд с физраствором разбился. «На поверхности этой планеты искать что-то живое бессмысленно, надо искать глубже. К счастью, мы нашли туда входы — пещеры, вертикальные шахты, которые ведут вниз. На Марсе это вдвойне привлекательное место, потому что наверху — радиация. Нужны роботы-спелеологи, — комментирует Владимир Сурдин. — Ближайший эксперимент на этой планете будет проведён с российским участием . С 2016 по 2019 год наша ракета отправит туда 1-2 марсохода. На них будет бурильная установка. Впервые мы сможем достать образцы из-под поверхности Марса. Метра 1,5- 2 — это уже хорошая защита от радиации».
Ещё одно замечание: если жизни где-то нет сейчас, это не значит, что её там не было раньше или не будет позже. «Примерно через 5 миллиардов лет наступит момент, когда Солнце будет заканчивать свою эволюцию, раздуется, станет красным гигантом, на поверхности Земли температура составит примерно 1500°C, и жизнь на ней на этом закончится. Но расчёты показывают, что в районе спутников планет-гигантов температура начнёт улучшаться, а когда Солнце совсем раздуется, то, возможно, на Плутоне (самом или его спутниках) она будет, как на Земле. То есть, нам есть, куда отступать», — говорит учёный.
Ослепительное сияние далёких звёзд
Поиск жизни за пределами Солнечной системы осложнён тем, что звёзды слишком яркие, они ослепляют нас. В телескоп нельзя рассмотреть, что там, рядом с ними. Сделать это удалось было бы, если бы мы смогли «потушить» их свет. Но это невозможно. Приходится искать планеты окольными путями. Например, по колебанию звёзд.
Особенно продуктивно оказалось следить за теми системами, плоскость орбиты которых более-менее ориентирована на нас. Тогда звезда будет то приближаться, то удаляться, и эффект Доплера позволит по смещению регулярных спектральных линий догадаться, что рядом с ней есть невидимая нам пока планета. А ещё лучше, если мы окажемся прямо в плоскости орбиты — тогда «искомая» будет регулярно проходить перед звездой и затмевать её своим диском.
«Сегодня мы открываем планеты в основном двумя способами: по измерению лучевой скорости и по измерению яркости звезды, в надежде найти регулярные её колебания, связанные с прохождением планеты», — рассказывает исследователь.
Самым эффективным помощником в деле поиска жизни оказался космический телескоп, который в течение 3 лет непрерывно исследовал около 200000 звёзд (с Земли это сделать невозможно — наша атмосфера слишком «бурлит»). Он открыл несколько тысяч кандидатов в планеты. Из них почти 2000 —надёжно подтверждённые экзопланеты. Абсолютное большинство из них — гиганты, вроде Юпитера, Сатурна (большое увидеть легче), но есть и типа Земли. Вопрос: находятся ли они в «зоне жизни» своей звезды? Иногда да. Каждый год обнаруживаются одна или две таких, как правило — у менее горячих звёзд.
«Берём фотографию, изначально на ней звезда затмевает своим светом всё. Затем отсюда «вычитается» изображение похожей, но не имеющей «спутников», сияние гасится и остаются изображения планет. Сегодня эти методы так сильны, что мы практически научились «тушить» звезду полностью. И свет от этих небесных тел получаем в таком количестве, что можем даже уже почувствовать цвет, но, к сожалению, его ещё не хватает для того, чтобы растянуть спектр», — говорит Владимир Сурдин.
Что мы ожидаем увидеть в этом спектре? Нужно искать биомаркеры: кислород, воду в атмосфере, углекислый газ, метан, азон. Недавно учёные задались вопросом: а можно ли нашу планету исследовать из космоса на предмет жизни по отражённому от неё свету? Есть ли в нём какие-либо биомаркеры? Провели эксперимент, и всё, что ожидалось найти, нашли. Значит, и экзопланеты стоит изучать подобным способом. Даже прямо здесь, не сходя с Земли — для этого необходимо построить большие телескопы, способные собрать много света от слабосветящихся планет. Хотя здесь мало мест, где можно проводить такие чрезвычайно сложные работы. Наиболее благоприятные — сухие Анды, где в атмосфере практически нет паров воды, и Гавайские острова (на высоте 4 с лишним км).
О попытках найти друга
«Поиск внеземных цивилизаций — тема не очень актуальная и даже немного скандальная, — говорит исследователь. — История с ожиданием сигналов от них началась тогда же, когда полетели первые спутники. Были сооружены мощные передатчики, высокочувствительные приёмники, огромные антены. Два американских физика написали статью, что уже в конце 1950-х годов имеется возможность наладить межзвёздную связь. Но до сих пар никаких результатов нет».
До распада Советского союза поисками сигналов из космоса активно занимались 2 страны — США и СССР. Поначалу надеялись получить какие-то разумные сообщения, наладить коммуникацию. Потом возник скепсис, и задача поменялась: найти хоть какие-то признаки существования внеземных цивилизаций. По идее, их может быть немало: Земля очень сильно отличается от ненаселённых планет, в том числе своим радиошумом.
Большие надежды возлагались на радиосвязь. «Сегодня наши приёмники покрывают около 60 миллионов каналов. Фактически мы перекрыли весь диапазон, прослушали уже 1000 ближайших к Солнцу звёзд и не получили оттуда никаких сигналов. Постепенно финансирование этих проектов прекратилось, и они перешли в руки энтузиастов», —рассказывает Владимир Сурдин.
Учёные искали прежде всего узкополосные радиосигналы, которые, как казалось раньше, могут быть созданы только передатчиком, сделанным разумным существом. Иногда они приходят их космоса, и их довольно много. Но эти «сообщения» никогда не повторяются. Скорее всего, это тоже результат каких-то случайных флуктуаций.
«К тому же, мы потихоньку убеждаемся, что радиосвязь — это штука временная. Она ушла, просуществовав лишь 100 лет. Эфир современных станций мы все сейчас слушаем через оптоволокно — по интернету. А каких-нибудь 30 лет назад Земля просто светилась радиоизлучением, — отмечает исследователь. — Скорее всего, так же происходит и у любой другой цивилизации (конечно, если предположить, что та всё-таки существует) — сначала она на всю Вселенную ведёт передачи, а потом становится более экономной и не такой шумной».
В связи с этим возникли новые направления по поиску сигналов из космоса. Например, лазерная связь. Но и здесь пока нет ничего интересного.
«А вдруг внеземные цивилизации нам вообще ничего не передают, но можно заметить каикие-то косвенные их признаки? Лет через 50 человечество освоит солнечную энергетику. Потом нам её будет не хватать, и мы вынесем солнечные батареи в космос —и всю энергию Солнечной системы сможем использовать в своих целях», — утверждает Владимир Сурдин. По его словам, энтузиастам, надеющимся найти внеземную жизнь, стоит попробовать искать звёзды, почти полностью перекрытые твёрдыми панелями какого-то вещества, которое аккумулирует их энергию.
Если связь всё-таки будет налажена, встаёт другая проблема: как найти язык для общения? На самом деле, математики его уже давно разработали, и даже не один (например, Cosmo Lingua). И учёные даже отправили в космос несколько сообщений, самое известное из которых — грампластинка, на которой записаны слайды, музыка и звуки, характеризующие нашу земную жизнь.
В деле общения с предполагаемыми друзьями есть ещё одно затруднение: вследствие многих факторов космоса наш сигнал до далёких звёзд будет идти десятки тысяч лет, так что, если мы и получим ответ, то не скоро.
Диана Хомякова
Фото: (анонс, 3) — NASA, остальные — из презентации Владимира Сурдина
