Одиноки ли мы во Вселенной?

Космический телескоп "Джеймс Уэбб"

Давайте поговорим сегодня о жизни на иных планетах. Известный астрофизик Борис Штерн, редактор весьма популярной российской газеты ученых и популяризаторов науки «Троицкий вариант – Наука», любезно прислал мне на днях свою книгу «Ковчег 47 Либра». В ней пишется о двойнике Земли, планете в созвездии Весов — с морями и океанами, с атмосферой и облаками, но совершенно безжизненной. И тут следует заметить, что такая возможность кажется все более вероятной.

Так, с 13 по 17 ноября в Ларами (США, штат Вайоминг) проходила Habitable Worlds, конференция «охотников за экзопланетами», и астрофизики, выступавшие на ней с куда меньшим оптимизмом, чем ранее, оценивали перспективы поиска внеземной жизни. Критериями таковых ранее считались нахождение в зоне обитаемости, то есть на таком расстоянии от родительской звезды, где возможна жидкая вода в открытых водоемах, а также наличие воды, кислорода и метана в атмосфере. Теперь же ученые заявляют, что кислород и метан могут, в принципе, иметь абиогенное происхождение, а планеты, полностью покрытые океаном, вообще могут оказаться совершенно безжизненными.

Так, Стив Дэш, астрофизик из Университета штата Аризона в Темпе, не уверен, что космический инфракрасный телескоп NASA «Джеймс Уэбб», запуск которого должен состояться в следующем году, поможет выявить атмосферу земного типа и признаки жизни. «Планеты могут быть в принципе пригодными для жизни, но при этом оставаться безжизненными», — считает Дэш.

Ну, а гипотетические водные миры, планеты-океаны могут оказаться худшим местом для поиска живых существ. В одном из исследований, представленных на встрече, показано, что планета, сплошь покрытая океаном, может быть крайне небогата фосфором, элементом, без которого земная жизнь не могла бы процветать, ибо он необходим для синтеза молекул ДНК и РНК. Согласно другим работам, планета, полностью покрытая очень глубоким океаном, может оказаться геологически мертвой, лишенной каких-либо планетных процессов, которые в свое время обеспечили появление жизни на Земле.

Элизабет Такер, астроном и исследователь экзопланет из Института космических и аэронавигационных исследований Японского аэрокосмического агентства в Сагамихаре (соседняя с Токио префектура Канагава), уверена в том, что наличие какого-либо одного признака обитаемости планеты еще не повод для оптимизма, т.к. геологические процессы при некоторых химических составах планеты могут создавать не только благоприятную, но и чрезвычайно враждебную среду для микроорганизмов.

К сегодняшнему дню астрономы каталогизировали тысячи экзопланет. Из них больше десятка признано потенциально пригодными для жизни. Самая последняя находка такого рода, о чем с помпой было объявлено в конце октября, это планета Ross 128 b, которая находится от нас на расстоянии 11 световых лет, в созвездии Девы. Год там длится всего 9,9 суток, так как планета вращается всего в 0,05 а. е. от своей родительской звезды. Казалось бы, слишком близко для жизни, намного ближе, чем Меркурий от Солнца. Но тут мы имеем дело с чрезвычайно тусклым красным карликом, имеющим массу 0,15 массы Солнца, поэтому такая дистанция как раз позволяет Ross 128 b иметь жидкую воду на своей поверхности. В зависимости от отражательной способности атмосферы температура там может колебаться в пределах от -60 до +20 градусов С. Это вторая по удаленности от нас экзопланета земного типа (после Проксимы Центавра b) из всех известных в настоящий момент.

К сожалению, звездные вспышки, случающиеся время от времени на красных карликах, могут оказаться губительными для жизни, поэтому многие ученые вообще отрицают возможность появления живых существ в их окрестностях. К тому же близкие к звезде планеты обычно гравитационно заперты, вращаются так, что одно полушарие постоянно обращено к светилу, а другое всегда находится в тени. Подобно тому, как Луна всегда обращена к Земле одним и тем же боком, ведут себя и все ближайшие спутники планет-гигантов. Это также снижает возможность какой-либо жизни.

Космический телескоп «Джеймс Вебб» значительную часть своего времени будет тратить на изучение землеподобных миров. Исследователи уже начали анализировать, как можно засечь с его помощью следы кислорода, метана и других «биосигнальных» газов в атмосферах экзопланет. Они предлагают ориентироваться на планеты, которые не только находятся в зоне обитаемости желтых карликов, подобных Солнцу, но и, подобно Земле, сочетают на своей поверхности сушу и океаны.

«В нас силен стереотип: если есть океаны, то должна быть и жизнь»,говорит Тесса Фишер, микробиолог из Университета штата Аризона. Но ее недавняя работа ставит под сомнение этот тезис. Фишер и ее коллеги смоделировали ситуацию на «аквапланете» с поверхностью, которая полностью или почти полностью покрыта водой, превышающей запасы воды на Земле в 5 раз. На Земле дождевая вода способствует эрозии скального грунта, вымывает фосфор и другие питательные вещества, сносит их в океаны. Однако без какой-либо суши на «аквапланете» фосфор почти не сможет обогащать воду (его будет в 3–4 раза меньше, чем в нашем Мировом океане, поскольку морская вода не столь эффективна в его высвобождении).

В итоге в океане так и не появятся микроорганизмы, планктон, который мог бы со временем создать кислородную атмосферу (либо его там окажется на порядок меньше, что недостаточно для обнаружения с дальних расстояний). И жизнь искать там почти бессмысленно…

Не нужно забывать и о том, что больше всего времени на Земле было потрачено отнюдь не на зарождение первых микроорганизмов. Они могли появиться уже в первый миллиард лет. И тем более не на позднюю эволюцию разумных существ и цивилизаций, обладающих космическими технологиями, это всё произошло вообще стремительно по геологическим меркам, значит, вероятность подобных событий весьма и весьма велика. Основные миллиарды лет были потрачены на то, чтобы земная атмосфера насытилась кислородом биогенного происхождения и послужила бы «топливом» для высокоразвитых многоклеточных. Это своего рода основной барьер на пути эволюции действительно высокоорганизованной жизни.

Фишер подчеркивает важность междисциплинарных исследований: «Люди, которые занимаются океанографией и микробной экологией, уже много лет знают, как важна дождевая вода для растворения фосфора, однако астрономы об этом обычно не задумываются. Я считаю, что основной прорыв сейчас состоит в том, чтобы кто-то наконец собрал в одном зале астрономов, океанографов и биологов».

Кейман Унтерборн, геолог из того же университета, проанализировал воздействие на геологию планеты водной толщи, сопоставимой по массе с 50 мировыми океанами на Земле, и установил, что «самые влажные места во Вселенной» могут столкнуться и с другими неприятностями. Огромный вес всей этой жидкости оказал бы такое сильное давление на морское дно, что внутренняя оболочка планеты вообще потеряла бы пластичность. Между тем для поддержания необходимой для жизни геохимической среды на планете требуется геологическая активность, обеспечиваемая внутренним плавлением мантийных пород и тектоникой плит.

В этом случае, как говорит Унтерборн, «слишком хорошо — это тоже нехорошо»: да, вода — это жизнь, но слишком много воды — это уже отсутствие жизни. Между тем богатые водой миры должны быть достаточно многочисленны. Многие планеты, вероятно, изначально формируются далеко от своих родительских звезд при невысоких температурах, где скальные породы легко сочетаются с большим количеством льда. Если такая планета позже мигрирует ближе к своей звезде, то лед растает и покроет всю ее поверхность, разливаясь в виде океанов. Считается, скажем, что по крайней мере некоторые из 7 небольших планет, вращающихся возле нашумевшего недавно тусклого красного карлика TRAPPIST-1, находящегося на расстоянии в 41 световой год от Земли (по иронии судьбы, в созвездии Водолея), обладают значительными запасами воды в открытых водоемах.

Вместо того, чтобы бросать все свои силы на приоритетное изучение подобных водных миров, Элизабет Таскер предлагает астрономам поразмыслить о возможной эволюции таких планет. «Нам нужно внимательно следить за выбором правильной планеты»,говорит она.

В конце встречи в Ларами между ее участниками был проведен опрос: сможем ли мы найти доказательства жизни на какой-либо экзопланете к 2040 году? Результаты опроса не вызвали оптимизма: 47 респондентов отрицают подобную возможность. Положительный ответ дали лишь 29 участников. Впрочем, большинство всё же склонилось к тому, что инопланетная жизнь будет найдена в 2050-х или 2060-х годах. Так что времени на дебаты о том, где же лучше всего искать жизнь, остается предостаточно.