Ингредиенты для жизни есть везде, но пока единственная известная нам жизнь происходит с Земли. Вот как это может измениться.
С тех пор, как люди впервые обратили свой взор к небу, к планетам, звездам и галактикам за пределами нашего родного мира, возможность инопланетной жизни заполнила наше воображение. Однако когда мы подходим к этому вопросу с научной точки зрения, мы все еще ждем первого окончательного подтверждения существования жизни за пределами Земли. Сложные, дифференцированные формы жизни, которые мы видим здесь, на Земле, являются результатом более чем четырех миллиардов лет эволюции, но в космосе ингредиенты для жизни есть повсюду. Мы начали обнаруживать органические молекулы в других местах нашей Солнечной системы, в межзвездном пространстве и даже вокруг других звезд. Сколько времени пройдет, прежде чем у нас появятся первые признаки жизни за пределами нашего мира? В настоящее время мы ищем его четырьмя способами, и остается только гадать, какой из них принесет плоды первым.
Чтобы создать жизнь, нам нужны фундаментальные ингредиенты, которые, кажется, необходимы жизненным процессам: необработанные элементы периодической таблицы. Чтобы это произошло, требуется всего несколько поколений звезд, которые живут и умирают, сжигая свое ядерное топливо. Мы нашли звезды с каменистыми планетами вокруг них, которые на семь миллиардов лет старше Земли, и все они содержат тяжелые элементы, необходимые для жизни. Мы обнаружили миры размером с Землю в потенциально обитаемых зонах вокруг их родительских звезд по всей галактике. И мы нашли органические молекулы, от сахаров до аминокислот и этилформиата - молекулу, которая придает малине свой аромат - в местах от астероидов до молодых звезд, от протопланетных дисков до молекулярных газовых облаков.
В целом, по нашим оценкам, только в нашей галактике Млечный Путь существует более триллиона (10¹²) планет и, следовательно, шансов на жизнь. Но есть очень большая разница между планетами с ингредиентами для жизни на них и настоящей, добросовестной инопланетной жизнью. Мы пока не знаем, есть ли во Вселенной какие-либо другие экземпляры жизни, кроме тех, что мы нашли здесь, на Земле. Хотя ученые сильно подозревают, что с подобными ингредиентами и идентичными законами природы Вселенная, в которой жизнь уникальна для Земли, кажется маловероятной, мы не делаем выводов, пока не получим доказательства. Более того, у нас до сих пор нет ответа на один из самых важных научных вопросов: как перейти от не-жизни к жизни?
Наше существование здесь - достаточное доказательство того, что это может произойти. Мы можем представить, что если жизнь появится где-то еще во Вселенной, она может достичь трех разных уровней:
- Жизнь начинается в мире, но не длится, не процветает и не продолжается вечно.
- Жизнь процветает, поддерживается и длится миллиарды лет, когда она вызывает существенные изменения свойств поверхности мира, в котором она существует.
- Жизнь становится разумной, технологически продвинутой, коммуникативной, космической или и той, и другой.
Очевидно, что более продвинутые возможности более интересны, но и более редки. Тем не менее иногда редкие вещи найти проще всего, потому что они эффектно выделяются на фоне всего остального, что там есть. Вот различные методы, которые мы будем использовать для поиска этих очень разных форм жизни, давая человечеству три очень разные надежды на поиск жизни за пределами Земли во Вселенной.
1.) Глядя в Солнечную систему Хотя жизнь здесь, на Земле, процветала миллиарды лет, в других мирах нет похоже, тоже повезло. Если где-то и есть жизнь, она, скорее всего, не продвинулась дальше того, что мы считаем очень примитивным состоянием. У Марса и Венеры, возможно, было влажное, умеренное, похожее на Землю прошлое, но сегодня Марс холодный и бесплодный, а Венера - ядовитый, покрытый облаками ад. Метеориты, падающие на Землю, содержат не только аминокислоты, входящие в жизненные процессы, но и многие другие, не участвующие в биологических процессах на Земле. Луны, такие как Европа и Энцелад, вероятно, имеют жидкие подповерхностные океаны, обеспечивающие условия, аналогичные гидротермальным жерлам - которые кишат жизнью, кстати - на дне земных океанов.
Хотя мы никогда не находили доказательств существования живых существ, прошлых или настоящих, в другом мире, возможность заманчива. На Марсе есть осадочная порода, образованная водным прошлым; найдем ли мы там окаменелости при расследовании? На Европе и Энцеладе есть целые океаны, которые нужно исследовать подо льдом; в их водах будут микробы или что-то еще лучше? Есть даже аргументы в пользу того, что диатомовые водоросли, пример примитивных форм жизни, обнаруженные во фрагментах метеоритов, могут иметь внеземное происхождение, а не происходить с Земли. Это наименее продвинутая форма жизни, которую мы можем себе представить, но у нас есть преимущество в том, что у нас есть много миров, к которым мы можем физически получить доступ, посетить и измерить. Если примитивная, простая жизнь распространена повсеместно, достаточно тщательное исследование нашей Солнечной системы обнаружит ее.
2.) Изучение экзопланет вокруг других, близлежащих звезд За последние 25 лет наука об экзопланетах вырвалась вперед. младенчества в сокровищницу, где теперь известно, что вокруг звезд за Солнцем существуют тысячи планет. Многие из этих миров маленькие, каменистые и находятся на правильном расстоянии от своих звезд, если предположить, что у них есть атмосфера размером с Землю, чтобы на их поверхности была жидкая вода. Мы не сможем обнаружить на них отдельные микробы или окаменелости, как если бы в Солнечной системе существовала жизнь, но есть косвенный метод, который мы могли бы использовать, если жизнь сохраняется и процветает: наблюдение за изменениями, которые жизнь вносит в организм. атмосфера чужой планеты.
Земля - единственная известная нам планета, на которой так много молекулярного кислорода: 21% нашей атмосферы составляет O2. Причина этого? Жизнь за миллиарды лет добавила эти биологические отходы в нашу атмосферу. Мы думаем, что кислород необходим для жизни, но это только потому, что животные эволюционировали, чтобы использовать этот ингредиент для развития аэробного дыхания и эффективного использования этой обильной молекулы. Поскольку наша технология продолжает совершенствоваться, мы ожидаем, что сможем измерять молекулярные сигнатуры экзопланетных атмосфер и, возможно, даже напрямую отображать экзопланеты для поиска облаков, океанов, времен года и континентального озеленения. У нас есть все основания полагать, что устойчивая жизнь в другом мире, если мы посмотрим на нее правильно, должна открыться нам в этом столетии.
3.) Поиск сигналов разумных инопланетянЗдесь, на Земле, у нас была одноклеточная жизнь за миллиарды лет до того, как развился первый многоклеточный организм. Прошло более 500 миллионов лет от кембрийского взрыва, когда возникла сложная, многоклеточная, хорошо дифференцированная жизнь, до появления разумной, технологически развитой цивилизации. Тем не менее, человечество уже начало транслировать сигналы к звездам и достигло того момента, когда мы могли бы обнаруживать сигнатуры разумных инопланетян, если бы они транслировались с достаточной мощностью. Поиск внеземного разума (SETI) и его активный аналог METI (для обмена сообщениями с внеземным разумом) представляют собой поиск инопланетян с самым высоким риском и самой высокой наградой из всех.
В 1960-х мы предполагали, что инопланетяне попытаются общаться с помощью радиоволн. 50 лет спустя мы не уверены. Какие типы инопланетных сигналов могут существовать? Как бы мы их расшифровали? Как они будут передавать или принимать межзвездные сигналы? Будут ли они потенциально космической цивилизацией, способной буквально преодолевать огромные межзвездные расстояния? Такие идеи, как проект Breakthrough Starshot, превратили эту последнюю возможность из научной фантастики в реальную возможность. Если бы сигнал - или, что еще лучше, космический корабль - прибыл бы сюда, на Землю, это означало бы величайший сдвиг в нашем понимании Вселенной и нашего места в ней с тех пор, как мы впервые обратили свой взор к небу.
Хотя на данный момент это всего лишь предположение, ученые предполагают, что жизнь во Вселенной, вероятно, распространена, и ингредиенты и возможности для ее возникновения появляются практически повсюду. Жизнь, которая процветает и поддерживает себя в мире до такой степени, что она может изменить свои атмосферные и/или поверхностные свойства, может нуждаться в удаче и, вероятно, более необычна. Эволюция, чтобы стать сложными, дифференцированными, многоклеточными существами, вероятно, еще реже. И что касается превращения в то, что мы считаем разумной, технологически развитой цивилизацией, оно может быть настолько примечательным, что во всей Вселенной это могут быть только мы. Тем не менее, несмотря на то, насколько различны эти результаты, мы активно ищем все три типа жизни совершенно по-разному. Когда, наконец, будут обнаружены первые признаки инопланетной жизни, кто из них выйдет победителем?
Неважно, какой метод принесет дивиденды первым, это будет один из величайших дней в истории жизни на Земле.