Чарльз Уолфорт - За пределами Земли: В поисках нового дома в Солнечной системе

Мы даже не уверены в том, какова зона обитаемости вокруг нашей собственной звезды — зона, где не слишком холодно и не слишком горячо. Недавние вычисления поместили Землю ближе к внутреннему ее краю, а Марс — ближе к внешнему, но Марс не выглядит пригодным для обитания, в то время как на Земле вполне уютно. Более ранние оценки помещали в зону обитаемости беспощадно жаркую Венеру.

Некоторые ученые оторвались от исследований глобального потепления и приняли участие в обсуждении расположения зоны обитаемости. Пользуясь компьютерными моделями нашей атмосферы, они меняли орбиту Земли, длительность суток и другие параметры для того, чтобы посмотреть, как эти изменения будут влиять на погоду. Выяснив, почему Земля — такое благоприятное место, астрономы могут узнать, где искать землеподобную экзопланету.

Тем временем Раушер изучает уже найденные причудливые планеты. Экзопланеты бывают очень разными по размерам, составу, расстоянию от своей звезды и возрасту — от очень давних и устойчивых до планет, распадающихся у нейтронной звезды. Сведения об этих мирах крайне скудны, но их оказалось достаточно для того, чтобы составить галерею примерно из 2000 миров.

Для того чтобы увидеть ветра на экзопланете, астрономы в точности учли изменение окраски света при проходе планеты перед звездой. Изменение длины волны света, идущего от объекта, стремительно приближающегося к нам или удаляющегося от наблюдателя, называется эффектом Доплера; это похоже на изменение высоты звука проезжающего мимо автомобиля. У некоторых крупных экзопланет это смещение было слишком большим, его было нельзя объяснить только их орбитой. Быстро двигаться должна была сама атмосфера — со скоростью около 2 км/с.

«Трудно поверить в то, что ветер может быть таким сильным, — говорит Эмили. — С самого начала открытия экзопланеты показали нам, что другие звездные системы не являются просто копиями нашей. Они причудливы и странны, нам приходится переосмысливать то, что мы, как нам казалось, знали о них, когда нам были известны только планеты Солнечной системы».

Галилей 400 лет назад показал, что мы не являемся центром Вселенной, и мы до сих пор не пришли в себя от этого разочарования. Умом мы понимаем, что Земля не уникальна, но теории о других планетах и жизни где-то еще во Вселенной опираются на Землю как на пример, полагая либо, что планеты — редкость и мы уникальны, либо, что другие звездные системы похожи на нашу. Наше удивление находкам «Кеплера» свидетельствует о человеческом эго. Задним числом кажется очевидным, что у миллиардов звезд — миллиарды планет и что, если бы они были подобны восьми ближайшим к нам, Вселенная была бы удивительно скучным местом.

Мы все еще ищем на других планетах жизнь, подобную земной. Но даже разнообразие земной жизни подсказывает нам, что жизнь где-то еще будет иной. Некоторые свойства присущи всем известным формам жизни, но мы не знаем, какие из них являются неотъемлемыми, а какие — случайно возникшими на ранних этапах эволюции.

Крис Маккей, планетолог из NASA, говорит: «У нас есть лишь один пример. Жизнь на Земле. Об остальном мы можем только гадать».

Мы встречались с Крисом в главе 2, он — один из пионеров идеи терраформирования Марса. За свою долгую карьеру изучения возможностей внеземной жизни он приобрел удивительно скромное видение нашего места во Вселенной. По работе ему доводилось бывать в самых засушливых пустынях и среди холодных льдов Антарктики. Действительно интересными видами, самыми разнообразными и упорными, оказались микроорганизмы. Бактерии и археи на Земле обитают внутри камней, под пластами льда и в вулканах. Один вид бактерий в южноафриканской шахте извлекает энергию из радиоактивного излучения, а не получает ее от Солнца.

«Крупные формы жизни, по моему представлению, не играют важной роли в истории жизни на Земле, — говорит Крис. — Мы возникли недавно, мы не важны для поддержания биогеохимии планеты. Не то чтобы я имел что-то против крупных форм жизни. Все мои друзья — крупные формы жизни. Но с точки зрения жизни, если мы говорим о ней в контексте жизни на других планетах, крупные формы не важны».

Он изложил очевидные критерии того, что мы привыкли считать жизнью. Судя по опыту, живым организмам необходима жидкая среда, в которой могут протекать химические реакции, источник энергии, способ передачи информации при воспроизводстве и способность как обособляться от среды, так и обмениваться с ней веществами.

Но достаточно ли мы знаем для того, чтобы делать даже такие обобщения? Может быть, жизнь способна развиться и в газовой среде.

«Попытка обобщить, что такое жизнь, вынуждает более критически посмотреть на то, как протекает жизнь на Земле. Это обескураживает, поскольку становится очевидно, как плохо мы понимаем, почему жизнь на Земле такова, какова она есть, — говорит Крис. — Нам легко добыть образец и изучить его, но наши знания все еще очень обрывочны. Мы не можем воспроизвести жизнь с нуля в лаборатории. Мы не понимаем того, как — или даже где — она возникла. Мы предполагаем, что она возникла на Земле, но прямых доказательств этого у нас нет. Мы не знаем, что в фундаментальной биохимии и даже в жидкой водной среде могло бы быть иначе. Иными словами, у нас имеется один пример жизни, и мы все еще не понимаем ее, так что, я думаю, еще слишком рано делать о ней “космические выводы”. Вместо этого нам нужно продолжать собирать данные».

Крис считает, что интереснее всего в нашей Солнечной системе было бы найти жизнь на Титане, ведь это так далеко от нас! Тогда зона обитаемости оказалась бы огромной. Но обнаружение жизни где угодно вне Земли, например в шлейфе водяного пара и частиц, брызжущих из спутника Сатурна — Энцелада, указывало бы на ее повсеместность. Слишком маловероятно независимое возникновение жизни в двух местах только в одном крохотном уголке Вселенной.

Возможно, мы обнаружим признаки жизни за пределами нашей Солнечной системы прежде, чем найдем их здесь (если она здесь есть где-то, кроме Земли). Ракета SpaceX, запуск которой запланирован на лето 2018 г., будет участвовать в миссии NASA и может совершить большой прорыв. Разработанный в Исследовательском центре Эймса телескоп TESS — спутник наблюдения за транзитами экзопланет — будет искать землеподобные планеты у ближайших, самых ярких звезд. Эти цели будет куда проще изучать с Земли, чем далекие планеты «Кеплера», и их подробно рассмотрит международный Космический телескоп Джеймса Уэбба, который будет запущен в октябре 2018 г.

Экзопланеты TESS будут достаточно близкими, и астрономы смогут исследовать их напрямую, а не только глядя на то, как они проходят на фоне своих звезд. Если эти наблюдения позволят обнаружить большое количество кислорода в атмосфере какой-то из экзопланет, Маккей готов открыть шампанское и отправить зонд в поисках живых существ (хотя этот аппарат, вероятно, не отчитается о них в период нашего существования). Кислород — настолько химически активный элемент, что, как считает Крис, крайне маловероятны большие количества свободного кислорода в атмосфере планеты в отсутствие восполняющего его запас фотосинтеза.