Карл Саган - Мозг Брока. О науке, космосе и человеке

Еще существуют планеты с атмосферами средней плотности. Земля – самый знакомый пример. Здесь жизнь играла главную роль в определении состава атмосферы. Кислород, конечно, производится зелеными растениями в процессе фотосинтеза, но даже азот, как считается, производится бактериями. В совокупности кислород и азот составляют 99 % нашей атмосферы, и они, очевидно, в огромных масштабах перерабатываются на нашей планете живыми организмами.

Атмосферное давление на Марсе составляет около половины процента давления на Земле, но атмосфера там состоит в основном из углекислого газа. В ней присутствуют в малых количествах кислород, водяной пар, азот и другие газы. Марсианская атмосфера, очевидно, не перерабатывается живыми организмами, но мы не знаем Марс настолько хорошо, чтобы исключить наличие там жизни. В определенное время в каких-то местах температура на нем благоприятная, его атмосфера достаточно плотная, и в почве и полярных шапках содержится много воды. Даже некоторые разновидности земных микроорганизмов могут выжить там без проблем. «Маринер-9» и «Викинг» обнаружили сотни сухих русел рек, видимо, указывающих на период геологической истории планеты, когда по ее поверхности в изобилии текла вода. Это мир, который еще ждет исследования.

Третий и менее знакомый пример планеты со средней плотностью атмосферы – это Титан, самый большой спутник Сатурна. Атмосфера Титана имеет плотность посередине между атмосферами Марса и Земли. Она, однако, состоит в основном из водорода и метана и увенчана сплошным слоем красноватых облаков – вероятно, сложных органических молекул. В силу своей удаленности Титан привлек интерес экзобиологов только недавно, но выглядит многообещающе.

Планеты с очень плотными атмосферами представляют собой особую проблему. Как и у Земли, их атмосферы холодные в верхних слоях и теплее в нижних. Но, когда атмосфера очень плотная, температура в нижних слоях становится слишком высокой для жизни. Температура поверхности Венеры составляет около 480 °С, планет типа Юпитера – тысячи градусов по шкале Цельсия. Все эти атмосферы, как мы считаем, конвективные: вертикальные ветра беспрерывно переносят в них вещества в обоих направлениях. Жизнь маловероятна на их поверхности из-за высокой температуры. Условия же среды в облаках благоприятны, но конвекция перенесла бы гипотетические организмы, живущие в облаках, вниз, в глубину, и там бы они поджарились. Я вижу два решения этой проблемы: могут существовать мелкие организмы, которые воспроизводятся с той же скоростью, с какой их несет вниз к обжигающей поверхности планеты, или организмы, способные держаться на поверхности облаков. Рыбы на Земле для этого имеют плавательные пузыри, и на Венере и Юпитере можно представить организмы, которые фактически будут представлять собой шары, наполненные водородом. Чтобы плавать при средней температуре на Венере, им нужно быть по крайней мере несколько сантиметров в диаметре, но на Юпитере их диаметр должен быть не менее нескольких метров, то есть размером с мячик для пинг-понга и с метеорологический шар-зонд соответственно. Мы не знаем, существуют ли такие организмы, но довольно интересно, что их можно представить, не нарушая законы физики, химии и биологии.

Нашей полной неосведомленности относительно жизни на других планетах может настать конец уже в этом столетии. Сейчас строятся планы по химическому и биологическому исследованию многих из таких планет. Первым шагом стали запуски американского «Викинга», в ходе которых летом 1976 г. на Марс были посажены две сложные автоматические лаборатории, почти через три сотни лет с того дня, как Левенгук открыл инфузорий в сенном настое. «Викинг» не нашел поблизости ни любопытных структур с тяжелой вершиной, ни распознаваемых органических молекул. Два из трех экспериментов по обнаружению признаков микробного метаболизма в обоих местах посадки повторно дали положительные результаты. Выводы все еще бурно обсуждаются. К тому же мы должны помнить, что два спускаемых аппарата «Викинга», хотя и тщательно исследовали, и даже сфотографировали, но менее одной миллионной поверхности планеты. Необходимо больше наблюдений – особенно с более сложным оборудованием (включая микроскопы) и средствами передвижения. Но, несмотря на неоднозначную природу результатов, полученных «Викингом», эти миссии представляют собой первое в истории человека серьезное исследование жизни в другом мире.

В последующие десятилетия, вероятно, будут сделаны пробы атмосферы Венеры, Юпитера и Сатурна, на поверхность Титана спустят аппараты, а также будет более подробно исследована поверхность Марса. Новая эпоха планетных исследований и экзобиологии началась в 1970-х гг. Мы живем во времена высокоинтеллектуальных приключений и переживаний, но также – как показывает продвижение от Левенгука к Пастеру – в преддверии открытий, которые будут иметь большое практическое значение.

Титан – не самое обиходное наименование и не самая известная планета. Просматривая список знакомых объектов в Солнечной системе, мы обычно о нем не вспоминаем. Но за последние годы этот спутник Сатурна привлек к себе внимание ученых и приобрел первоочередное значение для будущих исследований. В результате самых последних исследований Титана мы обнаружили, что его атмосфера больше похожа на атмосферу Земли – по крайней мере по плотности, – чем у любого другого астрономического объекта в Солнечной системе. Один лишь этот факт придает ему новую значимость, поскольку исследование других планет начинается всерьез.

Кроме того, что Титан является крупнейшим спутником Сатурна, он также, согласно последним исследованиям Джозефа Веверки, Джеймса Эллиота и других ученых Корнельского университета, является самым крупным спутником в Солнечной системе – около 5800 км в диаметре. Титан больше Меркурия и почти такого же размера, как Марс. И все же он обращается вокруг Сатурна.