Внеземной разум

Марсоход Curiosity нашел свидетельства существования воды в древние времена в области, называемой Yellowknife Bay («Залив желтого ножа») в кратере Гейла.

На данный момент нам известна только одна планета с условиями, пригодными для жизни. Это Земля. Однако всё чаще появляются свидетельства того, что мы, возможно, не одиноки во Вселенной. Ученые считают, что в Галактике существует не менее 11 млрд планет размером с Землю, которые вращаются вокруг своих звезд и где, вполне вероятно, можно обнаружить жизнь. Новые исследования показывают, что невиданные существа могут обитать не только там. В их распоряжении находятся 100 млрд планет и их спутники.

Девятого февраля 2013 года марсоход NASA Curiosity обнаружил нечто, давшее толчок к поиску инопланетной жизни. Пробиравшийся по дну кратера Гейла и укомплектованный научными приборами и инструментами марсоход размером с внедорожник казался просто песчинкой по сравнению с возвышающимися в разреженной атмосфере вокруг него скалами высотой 4,5 км. За полгода до этого аппарат был аккуратно опущен на поверхность посредством специального «небесного крана». Сейчас, находясь за 356 млн километров от дома, но всего лишь в 400 м от места посадки, Curiosity исследовал неглубокую впадину Yellowknife Bay.

Он взобрался на обнаженный пласт породы, сухой и растрескавшейся под желтым небом. Пробурился в почву и через несколько минут извлек из скважины порошок серого цвета. Curiosity зачерпнул эту пыль и провел анализы. Образец содержал в себе смектит — глину, которую на Земле можно обнаружить на аллювиальных равнинах и в регионах, омываемых муссонными ливнями. Сегодня Марс представляет собой огромный пустынный мир, подвергающийся воздействию пыльных бурь планетарного масштаба, где за день колебания температур достигают 80°C.

А вот 3 млрд лет назад, вполне возможно, через края кратера Гейла переливалась пресноводная река, впадавшая в озеро Yellowknife Bay. Небо, возможно, было более синим и облачным, рельеф еще не успел сменить цвет с серого на красный, а гора Шарпа, возвышающаяся на 5400 м над дном кратера, вполне могла быть покрыта снежной шапкой.

В древней глине Curiosity также нашел следы соединений углерода, водорода, кислорода, азота и серы — элементов, необходимых для жизни. Неизвестно, изобиловал ли Yellowknife Bay бактериями, не говоря уже о земных растениях и животных, но вероятность этого не стоит исключать. Конечно, марсоход Curiosity — самый молодой из аппаратов на Красной планете, многолетняя история исследований включает впечатляющую работу аппарата Opportunity и трех искусственных спутников Марса. И все же Yellowknife Bay — первое обследованное место на Марсе, где найдены столь явные свидетельства потенциальной возможности поддержания внеземной жизни.

В 2013 году у сторонников существования жизни на других планетах наконец появляются первые более-менее серьезные данные, полученные с помощью сложных зондов, космических телескопов и роверов. Космический телескоп Kepler показал, что внеземные миры исчисляются миллиардами. Ученые считали Вселенную сухой, однако, согласно новым исследованиям, в ней полно водных планет. И главное, жизнь оказалась не такой уж нежной, как бледный курортник, спрятавшийся под пляжным зонтиком. Скорее, она похожа на отважного солдата, способного выдержать жесточайшие условия окружающей среды.

Экзобиологические новости продолжают поступать: в апреле астрономы обнаружили три планеты, которые кажутся способными поддерживать жизнь земного типа. Они вращаются вокруг своих звезд в области обитаемости, как раз на подходящем расстоянии, чтобы вода не замерзала и не кипела, а собиралась в плещущиеся, благоприятные для жизни океаны. У одной из этих планет, Kepler-62e, даже проявляются признаки влажной атмосферы, затянутой облаками. И похожих открытий будет все больше.

Луиза Престон, астробиолог Открытого университета в Великобритании, изучает биологические признаки, которые могут помочь нам найти жизнь в космосе: «По современным оценкам, только в нашей Галактике находится 17 млрд землеподобных планет. А поскольку наша Галактика — одна из сотен миллиардов во Вселенной, то шансы обнаружения жизни возрастают в геометрической прогрессии».

Поиск разумной жизни

Сколько?
В 1961 году астроном Фрэнк Дрейк представил уравнение, которое показывает факторы, влияющие на вероятность обнаружения внеземных цивилизаций. Некоторые значения, которые Дрейк оценивал только предположительно, теперь могут быть заданы с высокой точностью. Но главный вопрос так и остался без ответа: как часто развивается жизнь?

Метод поиска

Ученые SETI (Search for Extra-Terrestrial Intelligence, поиск внеземного разума) изучают радиосигналы из далекого космоса. Астроном Пенсильванского университета Джейсон Райт вместо этого предлагает наблюдать за возможным тепловым излучением в среднем ИК-диапазоне, исходящем от инопланетных городов. «Даже если 5% испускаемого звездой света было использовано и излучено при низкой температуре, это будет аномальным значением, слишком высоким для средней инфракрасной области спектра относительно нормы», — говорит он.

Вот три причины, по которым вероятность найти внеземную жизнь значительно выше, чем выяснить, что мы одиноки во Вселенной.

1) Вода — это не исключение

Небольшой спутник Юпитера Европа с ее молочно-белой поверхностью не кажется привлекательным местом для поиска жизни: она постоянно бомбардируется высокими дозами радиации, у нее почти отсутствует атмосфера, а температура на полюсах может опускаться до –225°C. Но под толстым слоем льда Европа покрыта океаном с глубинами свыше 90 км, содержащим в три раза больше соленой воды, чем все моря нашей планеты.

Каменистое морское дно, возможно, изобилует подводными геотермальными источниками, выбрасывающими наружу питательные вещества. Подобные места на Земле кишат полихетами (трубчатыми многощетинковыми червями), безглазыми креветками и другими причудливыми организмами.

До недавних пор обнаружить в космосе жидкую воду считалось большой удачей. По словам Джеймса Грина, директора отдела планетологии NASA, теперь это не так. «Вода, по-видимому, распространена везде», — говорит он. До 2011 года ученые считали поверхность Марса абсолютно сухой, пока не обратили внимания на темные полосы, которые в теплые месяцы росли, зимой пропадали, а весной возвращались в прежнее состояние, что, вероятно, указывало на сезон замерзания и оттепели. Некоторые ученые полагают, что под поверхностью Марса вполне могут обитать микроорганизмы.

В ноябре 2012 года группа исследователей из NASA выявила, что Меркурий, на котором температура поднимается почти до 450°C, содержит в своих постоянно затененных кратерах более 100 млрд тонн льда. Даже на Луне, когда-то считавшейся самым сухим местом в нашей Солнечной системе, в 2010 году был обнаружен круговорот воды. Накапливаются и данные наблюдений, свидетельствующие о том, что другие спутники, такие как Энцелад у Сатурна, Ганимед у Юпитера, также имеют под поверхностью огромные океаны.

И это только в нашей Солнечной системе. Спутник NASA Submillimeter Wave Astronomy Satellite, запущенный в 1998 году, изучая молекулярные облака в Млечном Пути, обнаружил в них воду. Эти данные позднее подтвердил космический телескоп «Гершель», наблюдавший воду в холодных беззвездных ядрах, у протозвезд и в протопланетных дисках, а телескопы «Хаббл» и «Кек» заметили водяные пары в атмосферах экзопланет в других звездных системах.

Некоторые ученые, например Джей Фарихи из Кембриджского университета, предполагают, что наличие жидкой воды на каменистых планетах типа нашей является закономерностью.

Подобное химическое разнообразие касается не только воды. Все компоненты земной жизни рассеяны в огромных количествах по Галактике. В 2008 году телескоп «Хаббл» обнаружил в атмосфере экзопланеты следы простейшей органики — метан.

А в 2005 году космический телескоп «Спитцер» выявил, что галактика буквально заполнена азотосодержащими полициклическими ароматическими углеводородами, которые могут стать строительным материалом для ДНК или РНК. Следы более простых органических соединений были найдены на Меркурии, Ганимеде и Энцеладе. Изучение упавших на Землю метеоритов говорит о том, что они пролетали через области, содержащие лед, азот, серу и даже сахара и аминокислоты. В конце концов, согласно гипотезе панспермии, жизнь была занесена на Землю из космоса.

2) Жизнь гораздо многосторонней, чем мы думали

Во время антарктического лета солнце не прекращает светить. По иронии судьбы, криобиолог Брент Кристнер отправился в Антарктиду из своей лаборатории Университета штата Луизиана в Батон-Руж... для наблюдения за бактериями, которые живут в вечной темноте. Он со своими коллегами несколько месяцев прожил на антарктической станции Мак-Мердо, подготавливая установку для бурения ледового щита, покрывающего небольшое (50 км2) озеро Уилланс, лежащее на глубине 780 м.

Две недели команда тащила буровое оборудование до озера на расстояние в 1000 км по пути, где сто лет назад прошел Роберт Скотт, чтобы достичь Южного полюса, и на котором он и его команда погибли по дороге домой.

При помощи горячей воды бур добрался до озера за 30 часов, и образец был быстро доставлен в передвижную микробиологическую лабораторию. Вглядываясь в окуляры микроскопа, Кристнер был в восторге от увиденных шариков и пружинок — штаммов бактерий, обитающих в озере Уилланс и изолированных от антарктической поверхности на тысячи лет. Ученые заявили о находке в январе этого года. Они не знают, как микроорганизмам удалось выжить в темной ледяной воде, но их открытие сулит отличные перспективы для поисков жизни под внеземными льдами.

Такие исследования раздвигают границы существования жизни. Экстремофилы (организмы, способные выживать в экстремальных условиях) процветают в океанских глубинах, засушливых пустынях и соленых песках. Красные водоросли Galdieria sulphuraria растут в горячих сернистых водах и старых шахтах, заполненных водой, которая по едкости не уступит аккумуляторному электролиту.

Исследователи из Политехнического института Джорджии в Атланте недавно обнаружили в образцах из тропосферы 17 бактериальных таксонов, тем самым доказав, что даже в облаках имеется много микроорганизмов. Между тем находящиеся на высоте 14 км экосистемы противостоят суровым ветрам и большим дозам радиации и могут никогда не коснуться поверхности планеты.

Астробиологи утверждают, что водные миры в пригодных для жизни областях вокруг звезд — наиболее привлекательные места для поиска жизни. Организмы могут выживать на пустынных планетах или даже венероподобных планетах с плотной атмосферой. Они также могут жить на сталкивающихся друг с другом астероидах или на планетах-скитальцах, не привязанных ни к какой звезде. Жидкая вода может существовать даже в холодных уголках Вселенной, на планетах, разогреваемых изнутри посредством ядерных процессов или геотермальной активности.

Инопланетная форма жизни может оказаться поистине причудливой. Например, Титан имеет реки и озера из углеводородов. Могли ли там развиться организмы без участия воды? Биохимик Аризонского Университета Ариель Анбар отмечает, что в других солнечных системах соотношения таких элементов, как углерод, кислород и кремний, несколько отличаются от наших. Подобного рода разнообразие может привести эволюцию к результатам, которые сложно вообразить. «То, что мы можем себе представить, вероятно, крохотная часть возможного внеземного изобилия».

3) Планеты — правило, а не исключение

«Значительную часть нашей истории мы знали, что существует очень небольшое количество планет, и так оно и было, — говорит профессор теоретической физики Нью-Йоркского городского колледжа Мичио Каку. — Мы были поражены, узнав о бесчисленном множестве экзопланет. Сейчас астрономы открывают пару экзопланет за неделю, так что каталог быстро растет».

Такой скорости обнаружения новых миров мы обязаны космическому телескопу «Кеплер». С момента запуска в 2009 году до февраля 2011 года он обнаружил 1235 возможных экзопланет, а к январю этого года их число увеличилось до 2740.

На основании находок «Кеплера» астрономы сейчас оценивают количество планет в нашей Галактике по меньшей мере в 100 млрд. Более того, согласно исследованиям планет, вращающихся вокруг 4000 красных карликов, можно примерно оценить количество планет размером с Землю, где вода способна находиться в жидком состоянии: их почти 11 млрд.

Поиск инопланетной жизни в отдаленных солнечных системах ускоряется. На этом рисунке каждый треугольник представляет собой 2,25 млн миров, входящих в нашу Галактику. Цвет сообщает нам об их размере и положении в своей солнечной системе. Данные факторы могут влиять на вероятность возникновения жизни и на ход ее развития.

Карьера «Кеплера» близка к закату, но вскоре по его стопам проследуют новые космические аппараты. Разрабатываемый MIT телескоп TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), который ожидает запуска в 2017 году, будет отслеживать весь небосвод на наличие близлежащих экзопланет — от объектов размером с Землю до газовых гигантов. Долгожданный телескоп «Джеймс Уэбб», запуск которого запланирован на 2018 год, способен исследовать атмосферу таких планет на присутствие биомаркеров.

Космический телескоп «Джеймс Уэбб». После запуска в 2018 году будет исследовать рождение планетарных систем у далеких звезд, а также наличие в атмосферах экзопланет воды, кислорода, метана и других биологических маркеров.

Шансы найти внеземную жизнь остаются невелики, но ученые полны оптимизма. «Вскоре нас ждет экзистенциальный шок, — говорит Мичио Каку. — В следующие 50 лет существует очень высокий шанс установления контакта с инопланетной формой жизни. В знакомых нам с детства созвездиях мы обнаружим двойников Земли, что перевернет наше представление о занимаемом нами месте в этой Вселенной. Даже если мы найдем цепочки ДНК в окаменелостях, уже этот факт станет ошеломительным».

Конечно, никаких гарантий того, что мы когда-либо обнаружим жизнь на отдаленных планетах, нет. Но в безграничной Вселенной с миллиардами планет существуют миллиарды счастливых обстоятельств для начала эволюции.

Где в Солнечной системе стоит искать жизнь?

1) Титан

Объект: самый большой из всех 62 спутников Сатурна.
Зона поиска: озера этана и метана.
Миссия: NASA и Европейское космическое агентство разрабатывают план по спуску исследовательского аппарата в одно из озер Титана.

(2) Европа

Объект: один из 67 спутников Юпитера.
Зона поиска: океан, расположенный под многокилометровой толщей льда.
Миссия: к 2022 году готовится запуск аппарата JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer) для поиска органических соединений и изучения состава, свойств и происхождения ледяного покрова.

(3) Энцелад

Объект: геологически активный спутник Сатурна.
Зона поиска: океан, покрытый льдом.
Миссия: в 2020 году предполагаемая миссия пролетит сквозь выбросы криовулканов. Спускаемые аппараты не требуются, так что в будущем возможны миссии по сбору образцов.

Пришельцы

Каким образом научная фантастика может может спасти человечество?