Русская деревня умерла. Если отъехать километров сто - сто пятьдесят от Москвы в любую сторону, то, как только закончатся дачи - с тем, что вокруг больших городов они вытеснили деревню, мы давно смирились, - что мы увидим? Остов фермы, зарастающее мелколесьем поле. Некогда плотно застроенная деревенская улица зияет пустотами: оставшиеся еще в деревне жители обогревают дровами, напиленными из соседних домов, свои почерневшие, с проваливающимися коньками лачуги. Каждый раз приезжая в свой любимый Костромской край, я прихожу в глубокое уныние. Каждая зима уносит по одному-два мужика - виновато в основном пьянство.
Прежнее колхозное хозяйство даже перестает быть руинами, оно просто уходит в сырую землю. Становится совершенно непонятно, а кто же действительно кормит Россию?
Тридцать лет назад, когда я впервые попал в деревню, ответить на этот вопрос было легче.
1978 год, осенние каникулы. Друзья родителей взяли меня, восьмилетнего мальчишку, в Костромскую область, где у них был дом. С тех пор я и езжу в эти края. Теперь я хорошо понимаю, что умирание русской деревни началось гораздо раньше, ведь уже тогда многие из них стояли брошенными, вымершими, тихими. Сплошь и рядом было так: идешь по полю, и кто-нибудь скажет: вот Берсенево, а там вон Моторугино, там Дор. Оглядываешься вокруг - ничего нет. Где же эти деревни? Да вон, видишь, три березы стоят - это Берсенево, а там вон, где елочки, - Дор. А самих деревень уже не было.
Но так было не везде. Как прекрасный сон, вспоминаются деревенские картины, полные жизни и таинственного крестьянского смысла: луга, выкошенные так ровно, так коротко! Они были похожи на шерсть только что ощипанного фокстерьера. Крепко сметанные стога, подпертые жердинами. Повсюду засеянные поля. Для нас, горожан-путешественников, в этом была трудность. Идти по ржаному или ячменному полю нелегко: топтать колосья жалко, а тропинку пока найдешь… Но идти полем льняным - хуже нет! Лен растет густо, а волокнистые стебли его путаются в ногах. Зато как он цветет! У нас на Костромщине льна было очень много, его потом увозили в Кострому, на льнозавод. Теперь он работает на голландском сырье, своего нет.
Еще тридцать лет назад в деревне были живы и активно задействованы предметы старого быта: коромысла, деревянные маслобойки, сделанные из ствола сосны, деревянные корыта для скота. В каждом доме, правда уже все больше на чердаке, хранились прялки и ткацкие станки. Это в частных хозяйствах. А в колхозе в каждой второй деревне была ферма, стоял скот. Колхозное стадо было стихийным бедствием для огородников. От «паствы» вечно и безнадежно пьяных сельских пастырей строили сложные системы заграждений, снабжая их колючей проволокой.
Зато каждое утро в шесть часов с нашей фермы в райцентр под названием Буй шел молоковоз, и можно было, попросившись к шоферу Виктору Иванычу в кабину, смотаться в город. А по субботам в клубе были танцы и драки. Одним словом, в деревне была жизнь, были жители, и вот эти-то деревенские жители кормили Россию.
Но вот помню: взрослые, собираясь в деревню, в отдельном пакете берут круги варено-копченой «Краковской», несколько пачек азербайджанского чая, баночку растворимого напитка «Лето», пару баночек шпрот. С какой благодарностью наши деревенские знакомые принимали эти нехитрые дары! Да, у них были полные подвалы малинового варенья и соленых чернушек (на стол они подавались в сметане), у них были свое молоко и творог. Но «магазинного» они были лишены начисто. А ведь жили не в полной изоляции от мира, и телевизоры кое у кого уже были. Знали, что бывает кофе, что городские балуются колбаской, и, конечно, хотелось всего этого. Что же предлагали тем, кто кормил Россию, сельские магазины? Однажды нас с двоюродной сестрой - нам было по десять лет - отправили на тракторе в соседнее село в магазин, поручив купить хлеба и - наивные родители - чая. Домой мы вернулись, победоносно держа в руках по венику и по пакетику лаврового листа: мы купили все, что было в магазине. На самом деле хлеб с утра был, но к нашему приезду его уже раскупили на корм телятам. А больше ничего в магазине и не водилось.
Вот так и жили советские колхозники в конце семидесятых: в достатке было лишь то, что дает земля и лес. А промтовары - от резиновых сапог до холодильников - все это было мечтой, мечтой о городе, о «настоящей жизни». Пройдет десять лет, и их дети уйдут в город за этой мечтой, оставив вымирающие деревни и зарастающие мелколесьем поля. Впрочем, восстанавливая социальную справедливость, крестьянин всегда тащил с фермы, из колхоза все, что можно было утащить. Недавно один мой деревенский знакомый, характеризуя со свойственной селянам едкостью соседа, сказал: «Да он же бригадиром на ферме работал, за всю жизнь в магазине ни лампочки не купил, ни гвоздика».
После перестройки со снабжением в деревне стало получше. В 90-е годы появились продукты, ширпотреб. Колхоз еще кое-как работал, и, уходя на дежурства, доярки брали с собой по два больших 15-литровых ведра - домой возвращались с молоком. Приготовленный из домашнего и колхозного молока творог продавали на рынке в городе. Можно было жить. Кормить домашний скот тоже было просто: по ночам ходили на ферму за комбикормом с мешками из-под сахарного песка - 50 килограммов ходка. Такой своеобразный сельский коммунизм: каждому по потребности.
Но дети уезжали, и никто их не мог удержать. Для них в городах открывались неслыханные при советской власти возможности: частные строительные фирмы нанимали маляров, ДЭЗы - дворников. В деревне оставались только дети совсем уж горьких пьяниц: они часто рождались инвалидами.
В конце 90-х колхоз распался, каждый год стадо уменьшалось вдвое, а теперь в нашей деревне осталось три коровы. Ферму разобрали на кирпичи и продали. Заключительным аккордом стали раскопки, устроенные нашими мужиками. В течение нескольких лет они выкопали траншею глубиной метра полтора, а длиной несколько километров. До сих пор неизвестно, кто первый обнаружил, что в родной земле зарыт толстый медный кабель, шедший из ниоткуда в никуда. Говорили, что это чуть ли не правительственная связь. В городе «правительственную связь» брали по 65 рублей за кило.
Теперь никого из этих мужиков уже нет в живых: умерли от пьянства. Лет через пять, когда умрут последние колхозники, наша деревня опустеет, но в сущности ничего не изменится. Ее уже давно нет. Но кто же кормит Россию? Где те чудесные места, заливные луга, по которым бродят тучные стада и где тяжелые золотые колосья клонятся к земле? Где живут хлебопашцы и пастухи, плоды рук которых питают нас, горожан? Неужели только в Канаде и Новой Зеландии?
Вероятность существования жизни на других планетах определяется масштабами Вселенной. То есть чем больше Вселенная, тем больше вероятность случайного возникновения жизни где-нибудь в ее отдаленных уголках. Так как согласно современным классическим моделям Вселенной она является бесконечной в пространстве, кажется, что вероятность существования жизни на других планетах стремительно растет. Подробнее данный вопрос будет рассмотрен ближе к концу статьи, так как начать придется с представления самой инопланетной жизни, определение которой довольно размыто.
По некой причине до недавнего времени у человечества сложилось четкое представление инопланетной жизни в форме серых гуманоидов с большими головами. Однако, современные кинофильмы, литературные произведения, следуя за развитием самого научного подхода к этому вопросу, все более выходят за рамки указанных выше представлений. Действительно, Вселенная довольно разнообразна и, учитывая сложную эволюцию человеческого вида, вероятность возникновения схожих форм жизни на разных планетах с разными физическими условиями – крайне мала.
Прежде всего следует выйти за рамки представления жизни таковой, какой она есть на Земле, так как мы рассматриваем жизнь на других планетах. Оглядываясь вокруг, мы понимаем, что все известные нам земные формы жизни являются именно такими не просто так, а в силу существования на Земле некоторых физических условий, пару из которых мы и рассмотрим далее.
Гравитация
Первым и наиболее явным земным физическим условием является . Чтобы гравитация на другой планете была точно такой же, ей понадобится точно такая же масса и такой же радиус. Чтобы это было возможно, вероятно другая планета должна состоять из тех же элементов, что и Земля. Для этого потребуется также ряд других условий, в результате соблюдения которых вероятность обнаружения такого «клона Земли» стремительно падает. По этой причине, если мы намеренны отыскать все возможные внеземные формы жизни, следует предполагать о возможности их существования на планетах с несколько иной гравитацией. Конечно, для гравитации должен быть определен некоторый диапазон, такой чтобы удерживать атмосферу и при этом на расплющить все живое на планете.
В границах этого диапазона возможны самые различные формы жизни. Прежде всего гравитация влияет на рост живых организмов. Вспоминая самую известную гориллу в мире – Кинг-Конга, следует отметить, что он не выжил бы на Земле, так как умер бы под давлением собственного веса. Причиной этому служит закон квадрата-куба, согласно которому с увеличением тела в два раза, его масса увеличивается в 8 раз. Поэтому если мы рассматриваем планету с пониженной гравитацией – следует ожидать обнаружение форм жизни в крупных размерах.
Также от силы гравитации на планете зависит крепость скелета и мышц. Вспоминая еще один пример из мира животных, а именно самое большое животное – синего кита, отметим, что в случае попадания его на сушу кит задыхается. Однако происходит это не потому, что они задыхаются словно рыбы (киты – млекопитающие, а посему они дышат не жабрами, а легкими, как и люди), а потому, что сила тяжести мешает их легким расширяться. Из этого следует, что в условиях повышенной гравитации человек обладал бы более крепкими костьми, способными удержать массу тела, более крепкими мышцами, способными противодействовать силе тяжести, и меньшим ростом для понижения собственно самой массы тела согласно закону квадрата-куба.
Перечисленные физические характеристики тела, зависящие от гравитации, — это лишь наши представления о влиянии силы тяжести на организм. На самом деле гравитация может определять значительно больший диапазон параметров тела.
Атмосфера
Другим глобальным физическим условием, определяющим форму живых организмов, является атмосфера. Прежде всего наличием атмосферы сознательно сузим круг планет с возможностью жизни, так как ученым не удается представить организмы, способные выживать без вспомогательных элементов атмосферы и при убийственном влиянии космической радиации. Поэтому предположим, что планета с живыми организмами должна обладать атмосферой. Сперва рассмотрим атмосферу с содержанием кислорода, к которому мы все так привыкли.
Рассмотрим к примеру насекомых, размер которых явно ограничен из-за особенностей дыхательной системы. Она не включает легкие и состоит из тоннелей трахей, выходящих наружу в виде отверстий — дыхалец. Подобная тип транспортировки кислорода не позволяет иметь насекомым массу более 100 грамм, так как при больших размерах теряет свою эффективность.
Каменноугольный период (350-300 млн. лет до нашей эры) характеризовался повышенным содержанием кислорода в атмосфере (на 30-35%), и присущие тому времени животные могут Вас удивить. А именно, гигантские дышащие воздухом насекомые. К примеру, стрекоза Meganeura могла иметь размах крыльев более 65-ти см, скорпион Pulmonoscorpius достигать 70-ти см, а многоножка Arthropleura — 2,3 метра в длину.
Таким образом, становится очевидно влияние концентрации кислорода в атмосфере на диапазон различных форм жизни. Кроме того, наличие кислорода в атмосфере не есть твердым условием для существования жизни, так как человечеству известны анаэробы – организмы, способные жить без потребления кислорода. Тогда если влияние кислорода на организмы столь высоко, какова же будет форма жизни на планетах со совершенно другим составом атмосферы? – сложно представить.
Так перед нами возникает немыслимо большой набор форм жизни, которые могут нас ожидать на другой планете, учитывая лишь два перечисленных выше фактора. Если же рассматривать и другие условия, вроде температуры или атмосферного давления, то разнообразие живых организмов выходит за рамки восприятия. Но и в этом случае ученые не боятся делать более смелые предположения, определяемые в альтернативной биохимии:
- Многие убеждены, что все формы жизни могут существовать лишь при наличии в их составе углерода, так как это наблюдается на Земле. Данное явление в свое время Карл Саган назвала как «углеродный шовинизм». Но на самом деле основным строительным элементом инопланетной жизни может быть совсем не углерод. Среди альтернатив углероду ученые выделяют кремний, азот и фосфор или азот и бор.
- Фосфор – также один из основных элементов, составляющих живой организм, так как входит в состав нуклеотидов, нуклеиновых кислот (ДНК и РНК) и прочих соединений. Однако, в 2010-м году астробиолог Фелиса Вольф-Саймон обнаружила бактерию, во всех клеточных компонентах которой фосфор заменяется мышьяком, к слову токсичным для всех других организмов.
- Вода – один из важнейших компонентов для жизни на Земле. Однако, и воду можно заменить иным растворителем, согласно исследованиям ученых, это может быть аммиак, фтороводорот, цианистый водород и даже серная кислота.
Зачем же мы рассматривали вышеописанные возможные формы жизни на других планетах? Дело в том, что с увеличением разнообразия живых организмов размываются границы самого термина жизни, который, к слову, до сих пор не имеет явного определения.
Понятие инопланетной жизни
Так как предметом данной статьи есть не разумные существа, а живые организмы, следует определить понятие «живого». Как оказалось, это достаточно сложная задача и существует более 100 определений жизни. Но, дабы не углубляться в философию, пойдем по следам ученых. Наиболее широкое понятие жизни должны иметь химики и биологи. Исходя из привычных признаков жизни, вроде размножения или питания, к живым существам можно приписать некоторые кристаллы, прионы (инфекционные белки) или вирусы.
Доподлинное определение границы между живым и неживым организмом должно быть сформулировано прежде, чем возникнет вопрос о существовании жизни на других планетах. Биологи считают такой пограничной формой – вирусы. Сами по себе, не взаимодействуя с клетками живых организмов, вирусы не обладают большинством привычных нам характеристик живого организма и представляют из себя лишь частицы биополимеров (комплексы органических молекул). Например, они не имеют обмена веществ, для их дальнейшего размножения потребуется какая-то клетка-хозяин, принадлежащая другому организму.
Таким образом можно условно провести грань между живыми и неживыми организмами проходит через обширный слой вирусов. То есть обнаружение вирусоподобного организма на другой планете может стать как подтверждением существования жизни на других планетах, так и еще одним полезным открытием, однако не подтверждающим указанное предположение.
Согласно вышесказанному, большинство химиков и биологов склоняются к тому, что основным признаком жизни есть репликация ДНК – синтез дочерней молекулы на основе родительской молекулы ДНК. Имея такие взгляды на инопланетную жизнь, мы значительно отдалились от уже избитых образов зеленых (серых) человечков.
Однако проблемы определения объекта как живого организма могут возникнуть не только с вирусами. Учитывая указанное ранее разнообразие возможных видов живых существ, можно представить ситуацию, когда человек столкнется с некоторой инопланетной субстанцией (для простоты представления – размеров порядка человека), и поставит вопрос о жизни этой субстанции, — поиск ответа на этот вопрос может оказаться таким же затруднительным, как и в случае с вирусами. Данная проблема просматривается в произведении Станислава Лема «Солярис».
Внеземная жизнь в Солнечной системе
Kepler — 22b-планета с возможной жизнью
Сегодня критерии поиска жизни на других планетах довольно строгие. Среди них в приоритете: наличие воды, атмосферы, и температурных режимов, схожих с земными. Для обладания указанными характеристиками планета должна находиться в так называемой «обитаемой зоне звезды» — то есть на определенном расстоянии от звезды, в зависимости от типа этой звезды. Среди наиболее популярных можно отметить: Глизе 581 g, Kepler-22 b, Kepler-186 f, Kepler-452 b и другие. Однако, сегодня о наличии жизни на таких планетах можно лишь гадать, так как слетать к ним удастся совсем не скоро, в силу огромного расстояния до них (одна из ближайших Глизе 581 g, до которой 20 световых лет). Поэтому вернемся в нашу Солнечную систему, где на самом деле также есть признаки неземной жизни.
Марс
Согласно критериям существования жизни, некоторые из планет Солнечной системы обладают подходящими условиями. Например, на Марсе был обнаружен сублимирующийся (испаряющийся) – шаг на пути к обнаружению жидкой воды. Кроме того, в атмосфере красной планеты был найден метан – известный продукт жизнедеятельности живых организмов. Таким образом даже на Марсе есть вероятность существования живых организмов, хоть и простейших, в определенных теплых местах с менее агрессивными условиями, вроде полярных шапок.
Европа
Небезызвестный спутник Юпитера – – довольно холодное (-160 °C — -220 °C) небесное тело, покрытое толстым слоем льда. Однако, ряд результатов исследований (движение коры Европы, наличие индуцированных токов в ядре) все больше приводят ученых к мысли о существовании жидкого водного океана под поверхностными льдами. Причем в случае существования, размеры этого океана превышают размеры мирового океана Земли. Разогрев этого жидкого водяного слоя Европы скорее всего происходит посредством гравитационного влияния , которое сжимает и растягивает спутник, вызывая приливы. В результате наблюдения за спутником были также зафиксированы признаки выбросов водяного пара из гейзеров со скоростью примерно 700 м/с на высоту до 200 км. В 2009-м году американским ученым Ричардом Гринбергом было показано, что под поверхностью Европы имеется кислород в объемах, достаточных для существования сложных организмов. Учитывая другие указанные данные о Европе, можно с уверенностью предположить о возможности существования сложных организмов, пусть подобных рыбам, которые обитают ближе ко дну подповерхностного океана, где судя по всему расположены гидротермальные источники.
Энцелад
Наиболее многообещающим местом для обитания живых организмов является спутник Сатурна – . Несколько похожий на Европу, этот спутник все же отличается от всех других космических тел Солнечной системы тем, что на нем обнаружена жидкая вода, углерод, кислород и азот в форме аммиака. Причем результаты зондирования подтверждаются реальными фотографиями огромных фонтанов воды, бьющих из трещин ледяной поверхности Энцелада. Собрав воедино полученные свидетельства, ученые утверждают о наличии подповерхностного океана под южным полюсом Энцелада, температура которого лежит в диапазоне от -45°C до +1°C. Хотя существуют оценки, согласно которым температура океана может достигать даже +90. Даже если температура океана не высока, все же нам известны рыбы, живущие в водах Антарктики при нулевой температуре (Белокровные рыбы).
Помимо этого, данные, полученные аппаратом , и обработанные учеными из института Карнеги, позволили выяснить щелочность среды океана, которая составляет 11-12 pH. Данный показатель является довольно благоприятным для зарождения, а также поддержания жизни.
Есть ли жизнь на других планетах?
Вот мы и подобрались к оценке вероятности существования инопланетной жизни. Все написанное выше несет оптимистичный характер. Исходя из широкого разнообразия земных живых организмов, можно сделать вывод, что даже на самой «суровой» планете-двойнике Земли может возникнуть живой организм, пусть и совсем отличный от привычных для нас. Даже исследуя космические тела Солнечной системы, мы находим закоулки, казалось, мертвого мира, не похожего на Землю, в которых все же существуют благоприятные условия для углеродных форм жизни. Еще сильнее укрепляет наши убеждения о распространенности живого во Вселенной возможность существования не углеродных форм жизни, а неких альтернативных, использующих вместо углерода, воды и других органических веществ некоторые иные вещества, вроде кремния или аммиака. Таким образом допустимые условия для жизни на другой планете значительно расширяются. Умножив это все на размеры Вселенной, конкретнее – на количество планет, получим достаточно высокую вероятность возникновения и поддержания инопланетной жизни.
Есть лишь одна проблема, которая возникает перед астробиологами, равно как и перед всем человечеством – мы не знаем, как возникает жизнь. То есть как и откуда взяться хотя бы простейшим микроорганизмам на других планетах? Вероятность зарождения самой жизни, даже при благоприятных условиях, мы оценить не можем. А потому оценка вероятности существования живых инопланетных организмов крайне затруднительна.
Если переход от химических соединений к живым организмам определить, как естественное биологическое явление, вроде самовольного объединения комплекса органических элементов в живой организм, то вероятность возникновения такого организма высока. В таком случае можно сказать, что на Земле так или иначе появилась бы жизнь, имея она в наличии те органические соединения, которые она имела, и соблюдая те физические условия, которые она соблюдала. Однако, ученые так и не выяснили природу этого перехода и факторов, которые могут на него влиять. Потому среди факторов, влияющих на само возникновение жизни, может быть что угодно, вроде температуры солнечного ветра или расстояния до соседней звездной системы.
Предполагая, что для возникновения и существования жизни в пригодных для жизни условиях требуется лишь время, и никаких более неизученных взаимодействий с внешними силами, можно сказать, что вероятность обнаружить живые организмы в нашей галактике – довольно высока, эта вероятность существует даже в нашей Солнечной системе. Если же рассматривать Вселенную в целом, то исходя из всего вышенаписанного, можно с большой уверенностью сказать, что жизнь на других планетах есть.
Есть ли жизнь во Вселенной?
Человечество веками всматривалось в небеса в надежде найти собратьев по разуму. В XX столетии ученые перешли от пассивного созерцания к активному поиску жизни на планетах Солнечной системы и посылке радиосообщений в наиболее любопытные участки звездного неба, а некоторые автоматические межпланетные станции, доведя до конца свою исследовательскую миссию внутри Солнечной системы, понесли послания землян во Вселенную.
Для людей невероятно важен поиск себе подобных в бескрайних просторах космоса. Это — одна из первостепенных задач, человечества. На сегодняшний день предпринимаются лишь первые и, вероятно, малоэффективные шаги на долгом пути к инопланетным цивилизациям. Однако, есть еще вопрос о реальности самого объекта поисков. К примеру, известный ученый и мыслитель XX столетия И.С.Шкловский в своей книге «Вселенная, жизнь, разум» весьма аргументированно обосновал гипотезу, по которой человеческий разум, может быть, уникален не только в нашей Галактике, но и во всей Вселенной. Больше того, Шкловский сказал о том, что и сами контакты с иным разумом, возможно, принесут людям мало пользы.
Вероятность достичь далеких галактик продемонстрируем на таком примере: если бы во время зарождения цивилизации с нашей планеты стартовал туда космический корабль со скоростью света, то в наши дни он был бы в самом начале пути. И даже если в ближайшие 100 лет космические технологии достигнут околосветовых скоростей, на полет до ближайшей туманности Андромеды будет необходимо топлива в сотни тысяч раз больше полезной массы космического корабля.
Но даже на таких фантастических скоростях и совершенной медицине, способной ввести человека в состояние анабиоза и благополучно вывести из него, для самого короткого знакомства с одной лишь ветвью нашей Галактики уйдут тысячелетия, а увеличивающиеся темпы научно-технического прогресса попросту ставят под сомнения практическую пользу такого рода экспедиций.
На сегодняшний день астрономы уже открыли миллиарды миллиардов галактик, в которых находятся биллионы звезд, а ведь ученый мир допускают существование иных вселенных с другим набором параметров и законов, в которых может существовать жизнь, абсолютно непохожая на нашу. Интересно, что некоторые из сценариев развития Вселенной как Мультиуниверсума, который состоит из множества миров, предполагают, что их количество стремится к бесконечности. Но в таком случае, вопреки мнению Шкловского, вероятность того что инопланетный разум существует будет стремиться к 100 %!
Вопрос внеземных миров и установления контактов с ними составляет основу многих международных научных проектов. Выясняется, это одна из сложнейших проблем, которые когда-то стояли перед научным миром. Предположим, на каком-то космическом теле появились живые клетки (мы уже знаем, что в общепризнанных теориях такого явления пока еще нет). Для дальнейшего существования и эволюции, превращения такого рода «зерен жизни» в разумные существа понадобятся миллионы лет при условии сохранения некоторых обязательных параметров.
Удивительное и, судя по всему, редчайшее явление жизни, не говоря уже о разуме, может зародиться и развиваться лишь на планетах вполне определенного типа. И не следует забывать, что этим планетам необходимо вращаться вокруг своей звезды по определенным орбитам — в так называемой зоне жизни, благоприятной по температурному и радиационному режиму для живой среды. К сожалению, в наше время поиск планет у соседних звезд является труднейшей астрономической задачей.
Несмотря на стремительное развитие орбитальных астрономических обсерваторий, наблюдательных данных о планетах других звезд пока не хватает для подтверждений тех или других космогонических гипотез. Некоторые из ученых считают, что процесс формирования нового светила из газопылевой межзвездной среды почти неизбежно ведет к образованию планетных систем. Другие полагают образование планет земного типа довольно редким явлением. В этом их поддерживают и имеющиеся астрономические данные, ведь подавляющее количество открытых планет составляют так называемые «горячие юпитеры», газовые гиганты, которые порой в десятки раз превышают по размеру и массе Юпитер и вращаются очень близко к своим звездам на высокой орбитальной скорости.
На данный момент планетные системы открыты уже у сотен звезд, но при этом зачастую приходится использовать только косвенные данные об изменениях движения звезд, без прямого визуального наблюдения планет. И все-же, если принять во внимание очень осторожный прогноз, что планеты земного типа с твердой поверхностью и атмосферой появляются в среднем у одной из ста миллионов звезд, то только в нашей Галактике их количество будет превышать тысячу. Тут возможно добавить и вероятность возникновения экзотических форм жизни на умирающих звездах, когда внутренний ядерный реактор останавливается и поверхность начинает остывать. Такого рода удивительные ситуации уже рассматривались в произведениях классиков научно-фантастического жанра Станислава Лема и Ивана Антоновича Ефремова.
Тут мы подходим к самой сути проблемы внеземной жизни.
У нас в Солнечной системе «зону жизни» занимают лишь три планеты — Венера, Земля, Марс. Причем орбита Венеры проходит около внутренней границы, а орбита Марса — около внешней границы зоны жизни. Планете Земля повезло, на ней нет высокой температуры Венеры и страшного холода Марса. Последние межпланетные полеты роботов-марсоходов показывают, что и на Марсе когда-то было теплей, а также была вода в жидком состоянии. И возможно, что следы марсианской цивилизации, так многократно и красочно созданные фантастами, когда-то удастся обнаружить космическим археологам.
К сожалению, пока ни экспресс-анализы марсианской почвы, ни бурение пород не выявили следов живых организмов. Ученые в надежде, что ситуацию может прояснить готовящаяся международная экспедиция обитаемого космического корабля на Марс. Она может состояться в первой четверти нашего века.
Итак, жизнь может появиться далеко не во всех звездных системах, и одно из обязательных условий это стабильность излучения звезды на отрезках в миллиарды лет и наличие у нее планет в зоне жизни.
А возможно ли достоверно оценить время первого зарождения жизни во Вселенной?
И понять, произошло ли это раньше или позже, чем на Земле?
Что бы ответить на такие вопросы нам необходимо в очередной раз вернуться к истории мироздания, к таинственному моменту Большого взрыва, когда вся материя Вселенной сгруппировалась «в одном атоме». Напомним, что произошло это около 15-ти миллиардов лет назад, когда плотность вещества и его температура стремились к бесконечности. Первичный «атом» не выдержал и разлетелся, образовав сверхплотное и очень горячее расширяющееся облако. Как и при расширении любого газа, его температура и плотность начали падать. Потом из него сформировались и все наблюдаемые космические тела: галактики, звезды, планеты, их спутники.
Осколки Большого взрыва разлетаются и сейчас. Мы живем в постоянно расширяющейся Вселенной, не замечая этого. Галактики разлетаются друг от друга, как цветные точки на надуваемом шарике. Мы даже сможем оценить, до какой степени расширился наш мир после сверхмощного импульса Большого взрыва, — если принять, что самые быстрые «осколки» двигались со скоростью света, то получаем радиус Вселенной порядка 15 миллиардов световых лет.
Световой луч от светящегося объекта на самом краю нашего облака должен миллиарды лет преодолевать расстояние от своего источника до Солнечной системы. И самое любопытное, что он справляется с этой задачей, не растеряв по пути световую энергию. Космические орбитальные телескопы уже позволяют его уловить, измерить, исследовать.
В современной науке принято считать, что Фаза химической и ядерной эволюции Вселенной, подготовившая возможность появления жизни, заняла не менее 5-ти миллиардов лет. Допустим, что время биологической эволюции хотя бы в среднем на других звездах того же порядка, что и на нашей планете, то есть около пяти миллиардов лет. И выходит, что самые ранние внеземные цивилизации могли появиться около пяти миллиардов лет тому назад! Такие оценки попросту ошеломляют! Ведь земная цивилизация, если даже брать отсчет от первых проблесков разума, существует лишь несколько миллионов лет. Если же считать от появления письменности и развитых городов, то ее возраст насчитывает порядка 10 000 лет.
Следовательно, если предположить, что первые из появившихся цивилизаций преодолели все кризисы и благополучно дошли до наших дней, то они впереди нас на миллиарды лет! За это время они могли совершить многое: колонизировать звездные системы и повелевать ими, победить болезни и почти достичь бессмертия.
Но тут же возникают вопросы.
А надо ли человечеству контакт с инопланетным разумом? И если да, то как его установить? Удастся ли понять друг друга, обменяться информацией? Из всего сказанного можно уяснить суть проблемы внеземных цивилизаций. Это запутанный клубок из взаимосвязанных вопросов, на большинство из которых пока удовлетворительного ответа нет.
Рассматривая вопросы о живых инопланетных существах, Айзек Азимов писал, что на Земле существует лишь одна форма живых существ, и в ее основе, от простейшего вируса до огромного кита или красного дерева, лежат белки и нуклеиновые кислоты. Все эти живые существа используют одни и те же витамины, в их организмах происходят одинаковые химические реакции, энергия высвобождается и используется одинаковым способом. Все живое движется одним и тем же путем, как бы ни различались между собой в подробностях разные биологические виды. Жизнь на Земле зародилась в море, и живые существа состоят ровно из тех химических элементов, которые в изобилии представлены (или были представлены) именно в морской воде. Химический состав живых существ не содержит никаких таинственных ингредиентов, никаких редких, «волшебных» первоэлементов, для обретения которых понадобилось бы очень маловероятное совпадение.
На любой планете с массой и температурой как у нашей планеты также следует ожидать наличия океанов из воды с раствором того же типа солей. Соответственно, и зародившаяся там жизнь будет иметь химический состав, сходный с земной живой материей. Может ли из этого следовать, что и в дальнейшем своем развитии эта жизнь будет повторять земную?
Вот тут точно уверенными быть нельзя. Из одних и тех же химических элементов возможно собрать множество разных сочетаний. Не исключено, что в молодости нашей планеты, на самой заре зарождения жизни, в первобытном океане плавали тысячи принципиально самых различных живых Форм. Предположим, что одна из них победила все остальные в конкурентной борьбе, и тут уже нельзя отрицать вероятность того, что это могло произойти по чистой случайности. А теперь единственность ныне существующей жизни может натолкнуть нас на ложный вывод, что именно такое строение живой материи является неизбежным.
Выходит, на любой планете, похожей на Землю, химическая основа жизни, скорей всего, будет такой же, как и на нашей планете. Оснований считать иначе у нас нет. Больше того, весь ход эволюции в целом должен быть таким же. Под давлением естественного отбора все доступные регионы планеты будут заполняться живыми существами, обретающими необходимые способности для адаптации к местным условиям. На нашей планете после зарождения жизни в море постепенно произошла колонизация пресных вод существами, способными сохранять соль, колонизация суши существами, способными сохранять воду, и колонизация воздуха существами, развившими способность к полету.
И на другой планете все должно произойти по такому же сценарию. Ни на одной планете земного типа летающее существо не сможет вырасти больше определенных размеров, так как его должен держать воздух; морское существо должно или иметь обтекаемую Форму, или передвигаться медленно, и т. п.
Так что вполне разумно ожидать от инопланетных живых существ появления у них знакомых нам черт – попросту из соображений рациональности. Двусторонняя симметрия «право-лево» также должна иметь место, как и наличие отдельно вынесенной головы с размещением там мозга и органов чувств. Среди последних обязательно должны быть световые рецепторы, подобные нашим глазам. Более активные живые формы так же должны употреблять в пищу растительные формы, и весьма вероятно, что инопланетяне, также, как мы, дышат кислородом — или поглощать его каким-то другим способом.
Короче говоря, инопланетяне не могут быть абсолютно непохожими на нас. Несомненно, впрочем, что в конкретных подробностях они будут от нас разительно отличаться: кто мог бы предсказать, скажем, облик утконоса до того как была открыта Австралия или внешний вид глубоководных рыб до того, как люди смогли достичь глубин где они обитают?
Экзопланеты, то есть планеты, существующие вне Солнечной системы, в последние годы находятся в фокусе внимания астрономов всего мира. Их открыто, в общей сложности, уже более трех с половиной тысяч, причем цифра неуклонно растет. Интерес землян к этим космическим объектам понятен: мы очень надеемся обнаружить на них жизнь. А на некоторые в очень далекой перспективе человек мог бы, возможно, и переселиться. Ведь наше Солнце, как известно, не вечно. Через всего каких-то 4-5 миллиардов лет оно из желтого карлика превратится в красного гиганта, разбухнув и поглотив орбиту Земли вместе с нашей планетой.
Весной в СМИ была широко анонсирована пресс-конференция в НАСА по поводу открытия семи экзопланет, размерами сравнимых с Землей. Потом, правда, оказалось, что жить на них все-таки нельзя. "Жить" в нашем человеческом понимании, конечно. Результаты исследований российских астрономов хоть и не были растиражированы столь широко, не менее интересны и значимы, чем их американских коллег. Открытие и изучение экзопланет - одно из направлений комплексной научной программы, реализуемой Специальной астрофизической обсерваторией (САО) РАН (Карачаево-Черкесская Республика). Масштабное исследование Вселенной стало возможным благодаря крупному гранту Российского научного фонда (РНФ). Полное название проекта - "Эволюция звезд от их рождения до возникновения жизни". Как уверен руководитель проекта, научный руководитель САО РАН академик Юрий Балега, для того чтобы найти в космосе жизнь или планету, пригодную для жизни, недостаточно сосредоточиться на изучении отдельных звезд или их планет. Необходим поиск в очень широком спектре направлений.
В комплексной программе САО РАН - три ключевых раздела. Первый, как уже было сказано, - это изучение планет, размеры, масса и температура которых допускают возможность возникновения и существования форм жизни, подобных земным. Главной задачей второго, как формулируют исследователи, является открытие нового класса объектов в астрофизике - "очень массивных звезд" (VMS, их масса достигает 1000 масс Солнца) и (или) черных дыр промежуточных масс (IMBH). Третий раздел - исследование механизмов образования магнитных полей в космосе.
Все, конечно, стремятся найти планету, напоминающую Землю: по размерам, по массе, - улыбается Юрий Балега. - Поток открытий экзопланет не иссякает, однако на 99% эти небесные тела оказываются газовыми гигантами вроде нашего Юпитера и массивнее, до 20 Юпитеров величиной. Почему? Такие просто легче обнаружить. Ведь большинство экзопланет удается открыть благодаря тому, что, вращаясь вокруг материнской звезды, они ее слегка "расшатывают". Амплитуда этих изменений движения звезды чрезвычайно мала - всего десятки сантиметров в секунду, но мы ее ловим. Понятно, что большие планеты свою звезду раскачивают сильнее. Второй способ - наблюдение за блеском звезд с помощью очень точных фотометров. В то время, когда планета проходит перед диском звезды, блеск звезды ослабевает. Изучение периодического изменения этого блеска позволяет нам оценить размер, массу, период движения планеты. Но главное, что всех интересует, - есть ли на планете атмосфера. Для того чтобы в спектре звезд обнаружить признаки атмосферы у их планет, нужны очень прозрачные спектрографы. Создание такого оборудования - бесконечно сложная задача! Если бы кто-то мне сказал, что есть такие приборы, еще лет 10-15 назад, я бы не поверил, ответил бы, что это невозможно в принципе. Но сейчас технологии наземного наблюдения так быстро продвигаются, в них вкладываются такие колоссальные средства, что невозможное становится возможным. Пока открыты только большие планеты с атмосферой, но не за горами время, когда будут обнаружены и экзопланеты с признаками атмосферы земного типа. Над этим работают астрономы во всем мире, и мы - одна из команд.
Фото Николая Степаненкова
Материнскими звездами для планет могли бы быть звезды - красные и коричневые карлики, - продолжает руководитель проекта. - Они меньше, чем Солнце, они медленно сжигают свой водород. Но, к сожалению, уникальные данные, которые мы получили буквально недавно, показали, что при вспышках, которые происходят на этих звездах, выделяется огромное количество частиц, которые сжигают все вокруг. Так что вряд ли планеты, вращающиеся вокруг них, подходящее место для развития какой-либо жизни.
Количество публикаций, подготовленных со старта программы, в том числе в престижных журналах с высоким импакт-фактором, с каждым годом растет - в 2015 году было 39 статей, в 2016-м - 102, за 2017-й - уже 60.
Одним из главных результатов, полученных за время реализации гранта РНФ, его руководитель считает обнаружение атмосферы у одной из экзопланет. Она находится не очень далеко от Земли (всего 20 световых лет), вращается вокруг звезды, похожей на Солнце (это желтый карлик спектрального класса G0). Эта планета намного крупнее нашей Земли, и у нее, как показали исследования, есть признаки атмосферы.
Вообще же любимый журналистский вопрос "о главном открытии" в случае астрономии, замечает Ю.Балега, не очень корректен: ведь главное, как проинтерпретировать полученные результаты, как их объяснить. И приводит в пример еще одно исследование, которое проводится в рамках второго направления того же проекта. В созвездии Орион находится самая близкая к нам область звездообразования - огромная туманность Ориона, которая родилась в результате столкновения нашей Галактики с облаком молекулярного водорода. Это произошло примерно 50 миллионов лет назад и привело к вспышке образования новых звезд. Исследуя эту область, астрономы видят очень массивные молодые звезды, которым всего 100 тысяч лет. "Проводя исследования в рамках поддержанной грантом РНФ программы, мы обнаружили в Орионе сотни звезд в десять раз массивнее Солнца, и у них есть магнитные поля, - говорит Ю.Балега. - Это очень сильный результат! Изучение таких объектов позволяет понять физику рождения новых звезд".
В том же Орионе исследователи вообще находят много удивительного, например, огромное количество "неудавшихся" звезд - коричневых карликов. Это нечто среднее между планетами и звездами. После рождения космического объекта его масса при сжатии оказалась недостаточной, газа для образования звезды не хватило, и вместо звезды появилось шаровое тело, давление и температура в ядре которого слишком низкие для термоядерной реакции.
Кроме того, обнаружены планеты, не имеющие своей материнской звезды. Они рождаются из сгустков пыли и газа, движутся в космическом пространстве, но не вращаются вокруг какого-то другого объекта.
А еще в Орионе найдено огромное количество очень сложных молекул - спирты, сахара, формальдегиды, которые в случае попадания в подходящие условия могли бы стать основой для происхождения жизни.
"Словом, много загадочных вещей обнаруживаем, - увлеченно говорит академик. - Поэтому неправильно сосредотачиваться только на экзопланетах... По многим направлениям идет поиск информации о том, как же зародилась жизнь в нашей Вселенной".
В ближайших галактиках - до них от нас порядка 20 миллионов световых лет - открыты звезды, масса которых доходит до тысячи солнечных масс. До сих пор считалось, что масса самых крупных звезд составляет до 50 солнечных масс. То, что они могут быть на порядок массивнее, - одна из больших загадок природы. Теоретически это еще не объяснено.
Пока что существование таких объектов даже противоречит общепринятой теории звездообразования, - объясняет ученый. - Когда из огромной массы газа начинает рождаться звезда, гравитационное сжатие происходит очень быстро, в масштабах жизни звезды это одно мгновение. И как только начинается термоядерная реакция, давление излучения "сдувает" весь газ вокруг звезды, и ее масса уже не может увеличиваться. Теоретики такие модели давно просчитали. А как образуются звезды в сто солнечных масc, и тем более в тысячу - непонятно. Есть предположение, что первое поколение звезд, очень массивных, быстро проживали свою жизнь и взрывались, обогащая Вселенную тяжелыми элементами, из которых потом рождались звезды следующего поколения.
Сейчас мы проверяем наше открытие на других телескопах - включая российские, японский, американские, орбитальные и наземные. Если существование звезд большой массы подтвердится, это будет просто информационная бомба! Ведь это будет означать, что сверхмассивные объекты могут рождаться и сегодня. Открытие мирового масштаба для всей астрофизики.
Для астрономов крайне важно иметь доступ к современному оборудованию. А стоит оно очень дорого. Для примера: программа работы на телескопе James Webb Space, который США запускает в следующем году на орбиту, оценивается примерно в 10 миллиардов долларов. Российская же астрономия жила, по выражению академика, "на сухом пайке" несколько десятилетий. Последний крупный рывок в астрономии, по его словам, у нас был сделан в середине 1970-х, когда на Северном Кавказе установили исторический телескоп БТА, разработка которого началась еще в хрущевскую эпоху. За полвека приборная база астрономии в стране практически не обновлялась. Поэтому вклад в мировую науку был намного больше у теоретиков. Грант РНФ позволяет исправить ситуацию. В рамках проекта в САО уже в следующем году завершается работа по созданию уникального фиберного спектрографа, который, в частности, позволит измерять лучевые скорости звезд для обнаружения планет очень малой массы. Это оборудование очень дорогое - один только "глаз", который регистрирует свет, обходится в 50 миллионов рублей. К изготовлению спектрографа подключена отечественная оптическая и оптико-механическая промышленность, различные компании Санкт-Петербурга и Москвы. "Для нас это колоссальный рывок вперед!" - говорит Ю.Балега. Как ожидают ученые, использование такого современного оборудования должно привести к существенному повышению эффективности экзопланетных исследований.
- Благодаря гранту РНФ, а также поддержке ФАНО, изготовлено и новое зеркало для шестиметрового телескопа. Предстоит долгий процесс по его установке, тестированию и налаживанию. "Теперь астрономы смогут лет десять спокойно заниматься делом, а не ходить с протянутой рукой, - добавляет академик. - А молодежь не будет убегать на Запад. Ведь бегут не только потому, что мало платят, - не на чем работать! Грант РНФ дает нам возможность также привлечь молодых ученых из других городов".
Этот комплексный проект выполняют, в основном, сотрудники САО - из примерно сотни штатных ученых обсерватории половина участвует в проекте, еще примерно столько же человек привлечены из других научных организаций и университетов: это МГУ (в частности, Государственный астрономический институт им. П.К.Штернберга), СПбГУ... Университет ИТМО помогает в создании оптики для спектрографов и других приборов, которые работают на телескопе.
- РНФ сегодня практически играет первую скрипку в поддержке фундаментальной науки в стране, - говорит академик Ю.Балега. - Он воспринял все лучшие экспертные традиции, которые были наработаны в России, начиная еще с Сороса и продолжая РФФИ. Думаю, это большое положительное явление в современной научной жизни России. Благодаря подобным фондам удается сохранить российскую науку. Физики сейчас просто заряжены на эти гранты. Важно, чтобы фонд продолжал свою деятельность!