О поисках жизни за пределами Земли

Внеземная жизньО поисках жизни за пределами Земли
Несмотря недостаточность надежной информации, человечество всегда задумывалось над тайной происхождения жизни и Вселенной. Каждая цивилизация прошлого создала свои мифы о возникновении мира и человека. Современная цивилизация также проявляет безграничную заинтересованность в этих вопросах. Как и прежде, человечество надеется на возможность существования жизни еще где-нибудь кроме Земли - на планетах Солнечной системы или вообще за ее пределами, среди звездных миров. И сегодня, когда автоматические станции исследуют межпланетное пространство, а некоторые из них уже летят в направлении далеких звезд, проблема существования и поиска жизни во Вселенной стала еще более актуальной и волнующей. Но прежде чем обсудить эти проблемы, нужно задаться другими вопросами.

 

Что такое жизнь? Давая ответ на этот вопрос, заметим сначала, что определение термина «жизнь», как и все дальнейшие рассуждения относительно условий его возникновения, длительного существования и эволюции, опирающиеся на один-единственный пример - знание о жизни на Земле. Другого примера у нас пока нет.
Основные свойства живого такие. Все живое способно к самовоспроизведению, т.е. к размножению: клетки делятся, растения дают семена, животные рождают детенышей и т.д.; все живое поддерживает свое существование за счет окружающей среды - поглощает энергию (или солнечную, или из других источников), дышит, питается; все живет собирает, хранит и перерабатывает информацию о внешней и внутренней среде с тем, чтобы сохранить и поддержать свои собственные характеристики; собрана информация кодируется чрезвычайно сложными и большими молекулами.
Иными словами: жизнь - это высокоорганизованный состояние вещества, способен к самовоспроизведению с помощью определенным чиним кодированных молекул и к обмену с окружающей средой веществом, энергией и информацией.
Жизнь на Земле основана на соединениях углерода, растворителем для которых служит вода. Руководствуясь процессами самовоспроизведения нуклеиновых кислот - ДНК, которые за огромного разнообразия всего живого используют для программирования индивидуального развития организмов одинаковое "язык" - один и тот же генетический код.
Такая биохимическая единство свидетельствует о том, что все проявления жизни на Земле возникли во многом одинаковыми путями и имеют общих предков.
Хотя на вопрос, как именно происходит этот эволюционный процесс, также как и на вопрос, как произошел переход от «неживого» к «живому», современная наука пока не может дать точного ответа. По этому поводу очень хорошо высказался английский биолог Ф. Крик, который еще в 1953 г. вместе с американцем Д. Уотсоном раскрыл тайну структуры ДНК: «Мы не видим пути от первичного бульона до естественного отбора. Можно сделать вывод, что происхождение жизни - чудо, но это свидетельствует лишь о нашем незнании ». Следовательно, утверждение о биохимическую единственность жизни на Земле, в свою очередь, приводит к выводу, что жизнь на других планетах может очень сильно отличаться от земной, даже если оно использует те же химические элементы. Бесспорно, везде, где существует жизнь, должны быть молекулы, обеспечивающие самовоспроизводство. Но построены они могут быть не так, как земная ДНК, и могут нести в себе другой генетический код («разговаривать на другом языке»). В молекулах белка могут быть использованы другие аминокислоты. А в основе размножения, хранения и передачи информации может лежать другая химическая система.
2. Земля - ??колыбель жизни. Примем априори, что жизнь может существовать на холодных небесных телах - планетах. Посмотрим, насколько закономерным или случайным был процесс зарождения жизни на Земле.
В многочисленных лабораторных экспериментах уже давно было показано, что для образования сложных органических молекул, которые предшествуют возникновению жизни, необходимы следующие условия: наличие в составе небесного тела всех химических элементов, входящих в состав живого; соответствующий температурный режим, обеспечивающий нахождение воды в газообразном и жидком состоянии; отсутствие кислорода в атмосфере планеты, так как при его наличии образуется озоновый экран, поглощающий солнечный ультрафиолет, который, разрушая электронные оболочки атомов, дает им возможность объединяться в сложные предбиологической молекулярные соединения. Как только эти условия выполнены, в силу хорошо известных законов физики и химии немедленно начинается образование сложных органических соединений. Поэтому наверное, начало жизни на планете Земля было вполне закономерным явлением, так как на ней реализовались все необходимые начальные условия.
А вот дальнейший переход от перед жизнью в жизни, а также его существования стали возможными за поддержание стабильными на протяжении миллиардов лет вполне определенных характеристик внешней среды. И это условие также реализовалась на Земле.
Есть три особенности, которые делают Землю уникальной среди других планет: расстояние от Солнца, размеры и (что, возможно, менее существенно) относительно большая масса естественного спутника Луны. Все три характеристики оказались важными для существования и развития жизни.
Земля находится от Солнца на очень удобной расстоянии -149 600 000 км. Именно на этом расстоянии средняя температура на поверхности такова, что позволяет воде, входящей в состав тел живых существ, находиться в жидком состоянии, а не в виде льда или водяного пара.
Если бы Земля находилась на месте Венеры, то большое количество радиации от Солнца в конце концов сделала бы ее похожей на Венеру с мощной атмосферой из углекислого газа и слишком высокой для существования жизни температурой.
Если бы Земля переместилась на орбиту Марса, то уменьшение количества солнечного тепла вызвало бы охлаждение океанов и увеличение площади полярных шапок, наконец превратило бы ее на неконтролируемый холодильник с слишком низкой для существования жизни температурой. относительное размеров также понятно. За больших размеров Земля имела бы большую массу, и большую силу притяжения. Тогда ее атмосфера напоминала бы атмосферу планет-гигантов - Юпитера или Сатурна - и для жизни была бы непригодной. За меньших размеров и массы, как у Меркурия, Земля вообще не могла бы удержать атмосферу.
Таким образом, размеры и расстояние от центрального светила - это два решающих фактора с точки зрения условий для существования жизни (в любом случае, похожего на земную).
Относительно Луны с его относительно большой массой, то, во-первых, высокие приливы и отливы на морском побережье, которые он вызывает, могли сыграть решающую роль в образовании микросред, пригодных для существования жизни, во-вторых, Луна стабилизирует ориентацию оси вращения Земли, что чрезвычайно важно для поддержания более или менее постоянного климата.
К этому надо добавить важность планет-гигантов, особенно Юпитера, в Солнечной системе. их наличие способствует стабилизации орбиты Земли, без чего она могла бы быть выброшенной за пределы планетной семьи или упала бы на Солнце. К тому же Юпитер как массивные планета в Солнечной системе притягивает к себе основную массу метеоритов, которые могли бы полностью разрушить поверхность Земли.
3. О вероятности существования жизни на других планетах. Из всего сказанного выше можно сделать очень важный вывод: формирование перед жизнью - процесс, присущий не только Земли.
Поскольку законы физики и химии универсальные для всего видимой Вселенной, на любой планете, находится она в Солнечной системе или в какой другой звездной системе, при наличии соответствующих условий должны идти похожие процессы. Неорганическое образование органических, пусть и простых, соединений с последующим их усложнением - это повсеместный космический процесс.
Во Вселенной есть все предпосылки для того, чтобы мы не считали существование жизни и разума на Земле чем-то исключительным. Другое дело - насколько вероятно найти во Вселенной планеты, где бы реализовались условия, подобные земным. В данном случае не будем рассматривать возможные экзотические формы жизни, такие как жизнь на нейтронных звездах, организация галактики в живую систему, жизнь в огромных межзвездных облаках подобное.
4. Где во Вселенной искать планеты, пригодные для жизни? Исследования показывают, что большинство звезд в нашей Галактике входят в состав кратных систем. Это свидетельствует о том, что в большинстве случаев протозвездные облако, в которой идет формирование звезды, разбивается на фрагменты так, что образуется сразу несколько объектов. Часто распределение масс между ними бывает очень неравномерным.
Иногда рядом с массивным телом образуется одна или две небольшие звезды, имеющие вид красных карликов. Примером служит уже упоминавшаяся тройная система а Кентавра. А иногда у остатков вещества, которое не пошло на образование основной звезды, масса такая маленькая, что из них могут образоваться только планеты - одна или несколько. Понятное дело, что не каждая звезда достойна внимания с точки зрения поисков у нее планет, на которых могло бы возникнуть жизнь. Зная, что для эволюции жизни от простых до самых высоких форм нужны огромные промежутки времени, по крайней мере 3-4 млрд лет, отбросим в поисках горячие белые и голубые звезды, которые не способны прожить более 4 млрд лет. Ведь даже если у них есть планетные системы, через короткий срок жизни звезды будущего для них не существует.
Звезды гораздо меньшей массы, чем Солнце, также плохие кандидаты для поисков. Чтобы получить нужное количество тепла от такой звезды, планета должна находиться к ней гораздо ближе, чем Земля к Солнцу. Например, от зари Барнарда, второй по удаленности от Солнечной системы (6 св. P.), планета должна находиться на расстоянии 1 млн 300 тыс. км. Это лишь втрое дальше, чем Луна от Земли!
При таких близких расстояний возникают значительные трудности, так как планета, как и Луна, всегда будет обращена к своему Солнцу одной стороной. По расчетам, это должно значительно замедлить образование сложных химических соединений. И, учтя огромный срок жизни карликовых звезд - 100-150 млрд лет, согласитесь: в таком далеком будущем все возможно. Только сейчас искать там жизнь не имеет смысла.
Следовательно, стоит искать планеты только у звезд, похожих на Солнце. А их среди 400 млрд звездного населения нашей Галактики по подсчетам насчитывается до 28 млрд. Даже если мы отбросим те из них, которые находятся в центральных районах звездной системы, поскольку смертоносный уровень радиации, который там царит, уничтожит жизнь в самом зародыше - все равно на окрестностях их останется несколько миллиардов. Поэтому мы вроде бы имеем надежды!
5. Оптимистичные прогнозы. Увидеть планеты у других звезд очень трудно, потому что их яркость намного меньше, чем яркость основного светила. И все же есть несколько методов, позволяющих выявить наличие планет, даже не видя их. Основным среди них является метод лучевых скоростей, который в современных методик позволяет регистрировать колебания лучевой скорости звезды даже в 3 м / с за счет наличия невидимого компонента.
Используя этот метод, 1995 г. два швейцарских исследователи М. Майор и Д. Квелоц объявили об открытии первой внесолнечных планет. Планета массой 0,47 массы Юпитера находится у неприметной звезды 51 Пегаса и вращается вокруг нее с периодом всего 4,2 земных суток. С тех пор до конца XX в. было открыто около пяти десятков планет у звезд в радиусе до двухсот световых лет от Солнца. Для поисков используются мощные современные наземные оптические телескопы, такие как 10-метровые «Кек I" и "Кек-II» и другие.
К поискам планет подключаются все новые и новые группы исследователей, им выделяется время на мощных телескопах Земли. Так что нет сомнений - этот список в ближайшие годы увеличится в несколько раз. Этот факт свидетельствует о том, что планетные системы в космосе весьма распространены. Увы, пока все вновь открытые планеты подобны планет-гигантов Солнечной системы, но, наверное, среди них должны быть и подобные Земле. Для их поиска нужны новые подходы, новое оборудование; работы в этом направлении уже проводятся. Идут эксперименты в области оптической интерферометре '!, Рассматриваются проекты мощных космических интерферометров.
Вместе с тем продолжают планироваться работы по программе SETI (от англ. "Search for ExstraTerrestrial Intelligence" - "поиск внеземного разума»), начатые еще в 1960 г. Ф. Дрейком под более претенциозным названием сете - «связь с внеземным разумом». И если сначала поиски велись в основном в радио-и оптическом диапазоне, то теперь каждый раз большее внимание уделяется рентгеновском и гамма-диапазонах, как таким, которые имеют высокую способность передавать большое количество информации за единицу времени. Вынос за пределы атмосферы рентгеновских и гамма-приемников решает проблему приема и передачи сигналов на этих частотах. Кроме этого, возможно, в XXI в. будут использоваться и другие каналы связи, такие как нейтрино и гравитационные волны. Оба канала отличаются большой проникающей способностью: информация почти не рассеивается в пространстве, а следовательно, без больших потерь может доносить послание до адресата через колоссальные расстояния межзвездного, а также межгалактического пространства.
6. Пессимистическая точка зрения. Но среди исследователей есть и такие, кто скептически оценивает вероятность найти жизнь и разум во Вселенной. Ведь мало того, что все известные внесолнечных планет имеют слишком большие массы, они еще и двигаются по слишком вытянутым орбитам, что приводит к колебаниям температур, выходящих за пределы допустимого для сохранения жизни. И скорее всего Солнце с его планетной системой, где круговые орбиты аккуратно вложены друг в друга, и сама Земля - ??это экстраординарная редкость во Вселенной.
В своих доводах, помимо многих других аргументов, они опираются также на данные спектральных исследований окрестностей нашей Галактики. Эти исследования указывают на бедность содержания в звездах их звездного населения таких необходимых для возникновения жизни элементов, как железо, магний и кремний. Эти элементы, образующийся в ходе термоядерных реакций, рассеиваются из недр зрение при их взрывов. Но такие взрывы являются огромной редкостью на рубеже нашей звездной системы.
Таким образом, Земля, на которой есть не просто жизнь, а жизнь разумное, представляется уникальным творением природы и не единственным носителем того удивительного совпадения космических обстоятельств, обеспечивших появление жизни и разума. И если Млечный Путь действительно лишен присутствии других представителей разумной жизни, то важно делать все, чтобы сохранить его хотя бы на Земле.