Джон Уиллис - Все эти миры — ваши. Научные поиски внеземной жизни

Но что, если мы отступим на шаг назад и зададимся более общими вопросами? Как насчет таких: является ли жизнь, где бы мы ее ни обнаружили, естественным результатом существования сложных химических соединений? Встретим ли мы жизнь во всех средах, в которых имеются, например, органические соединения, энергия и подходящий растворитель?

За прошедший век наше понимание жизни поднялось с биологического уровня (изучение живых организмов) до химического (изучение молекул, из которых эти живые организмы состоят). Этим пониманием мы отчасти обязаны тому, что рассматриваем феномен жизни в более фундаментальном, физическом масштабе. Было бы упрощением сводить вопрос «Что такое жизнь?» к цепочке выраженных формулами взаимодействий между фундаментальными частицами вещества, в данном случае атомами. Но, если уж мы зашли так далеко, давайте поинтересуется, что может выйти из этих уравнений. Как выглядят законы «физики жизни»?

Чтобы это стало понятней, давайте рассмотрим жизнь не как биологический организм, а как звезду. Образовавшись из облака разреженного газа под воздействием неумолимой силы гравитации, протозвезда сжимается до тех пор, пока под воздействием высокой температуры и плотности в ее недрах не вспыхнет термоядерная реакция. Такое поведение звезды противоречит термодинамическому равновесию во Вселенной. Вся материя и энергия во Вселенной подвержены неизбежному процессу распада, в результате которого энтропия, или мера беспорядка, должна непрерывно повышаться. Мы называем это правило вторым законом термодинамики.

На протяжении всей своей жизни звезды существуют в состоянии локального бунта против второго закона термодинамики. Гравитация заставляет звезды двигаться в сторону упорядочения. Ядерный синтез заставляет атомы эволюционировать, постепенно образуя новые элементы периодической таблицы: с каждой последующей реакцией ядра атомов становятся все сложнее и сложнее. Энергия, освобожденная в ходе реакции термоядерного синтеза, противостоит гравитационному сжатию звезды. Хотя может показаться, что звезды нарушают второй закон термодинамики, в действительности тут скорее применимо слово «обходят». Хотя звезда — это высокоупорядоченная система, энергия термоядерного синтеза в конце концов покидает звезду в виде беспорядочного потока фотонов. Второй закон остается незыблемым.

Живые организмы, как мы знаем, — это организованные системы атомов и молекул, которые самим фактом своего «локального» существования бросают вызов более обобщенным законам термодинамики. И так же, как в случае со звездами, беспорядочная энергия возвращается во Вселенную как тепло, излучаемое нашими телами. Тем не менее как звезды, так и живые организмы остаются исключительно интересными объектами для физиков, поскольку те и другие представляют собой временное прибежище порядка, образованное потоком энергии.

Что за силы высекают искру жизни? Можем ли мы считать, что жизнь — это «свойство» Вселенной? Правда ли, что возникновение жизни следует из законов физики так же естественно, как звезды зажигаются внутри плотных облаков дозвездного газа? Очевидно, это еще более фундаментальный вопрос, но очевидно и то, что уже настал тот момент, когда мы должны ставить перед собой высокие цели и задавать сложные вопросы. Я не жду, что первое же открытие новых форм жизни даст нам четкий ответ. Возможно, этого не случится и со вторым, третьим или четвертым подобным открытием. Но, если мы продолжим наши поиски, со временем мы получим ответы даже на такие фундаментальные вопросы.

Астробиология — предмет одновременно увлекательный и ошеломляющий. И то и другое чувство вызвано огромным количеством новых открытий. Даже за те полтора года, что я работал над этой книгой, появилось множество потрясающих открытий. Ученым удалось связать гейзеры на Энцеладе с существованием подповерхностных резервуаров жидкой воды. Новые статистические методы, разработанные учеными из команды «Кеплера», привели к взрывному росту количества обнаруженных экзопланет. По-видимому, мы наконец открыли на Марсе метан, проносящийся над поверхностью планеты загадочными струями. Космический аппарат «Розетта» приблизился к комете и высадил на нее спускаемый аппарат, которому едва удалось справиться со своей задачей.

Наверно, самым обидным моментом было понимание того, что книга в какой-то момент закончится, а накопление новых знаний будет продолжаться дальше. Какие крупные открытия ожидают нас в будущем? Какие научные знания скоро устареют? Какие космические экспедиции состоятся в ближайшее время? А какие не продвинутся дальше чертежей? При каких условиях состоится контакт? Не стану утверждать, что мне об этом что-то известно. Однако я верю, что тематика, намеченная в этой книге, исследовательский дух, любознательность, изобретательность и открытость для новых идей проложат нам путь к нашей цели.

14 июля 2015 г. зонд «Новые горизонты» пролетел на расстоянии 10 000 км от Плутона. От сделанных им фотоснимков захватывало дух — Плутон обретал плоть прямо у нас на глазах. То, что мы считали мертвой холодной каменной глыбой, оказалось молодым, геологически активным миром, обладающим источником внутреннего тепла неизвестной пока природы.

Как обстоят дела у марсианского орбитального аппарата MAVEN? Обнаружит ли он периодические выбросы метана, о которых сигнализировала аппаратура марсохода «Кьюриосити»? Сможем ли мы обнаружить их источник и определить происхождение? Может ли так оказаться, что место, где происходят выбросы метана, окажется в радиусе достижения «Кьюриосити», или эта загадка будет дожидаться уже следующего марсохода, оснащенного оборудованием для бурения вечной мерзлоты?

TESS и PLATO откроют новые экзопланеты — одну за другой. Каждая из них, подобно кусочку цветной смальты, ляжет в мозаику, в которой мы сможем увидеть общий сценарий образования планет. Служит ли масса планеты ключевым параметром, определяющим ее физическую природу? Или свойства планеты в большей степени зависят от расстояния до родительской звезды (которое, кстати, может и изменяться)? Мы постараемся использовать все имеющиеся технологические возможности наших телескопов, чтобы разглядеть слабые тени планетных атмосфер на фоне яркого сияния их родительских звезд. Увидим ли мы наконец долгожданные спектральные линии молекулярного кислорода или озона? Станет ли это доказательством наличия жизни или, напротив, откроет нам глаза на бесчисленное множество химических возможностей, которыми располагают неживые планетные атмосферы?

Сбудется ли наша мечта о доставке на Землю образцов с планет и их спутников Солнечной системы? Найдем ли мы средство и мотивацию для сотрудничества? Не утратим ли мы энтузиазм, если по несчастливой случайности в первых доставленных на Землю образцах не будет ни малейших следов биологической деятельности? Решимся ли мы в таком случае осуществить пилотируемую миссию вместо исследования роботами?