Книга Воображаемая жизнь - Майкл Саммерс

Прежде чем начать путешествие за пределы земной атмосферы, мы также должны сказать несколько слов благодарности. В любом проекте вроде этого авторы полагаются на советы друзей и коллег. Сделав стандартную оговорку насчёт того, что любые ошибки, которые остались в книге, лежат исключительно на совести авторов, мы особенно благодарны докторам Джеффу Ньюмейеру и Ванде О’Брайен-Трефил за их неоценимую помощь во время написания этой книги.

1
НЕОЖИДАННАЯ ГАЛАКТИКА

Похоже, что мы ежедневно открываем для себя во Вселенной нечто новое и восхитительное. Астрономы находят новые планеты (а также целые новые планетные системы) с такой скоростью, что за новостями сложно поспевать. Средства массовой информации полны историй о новых планетах, новых особенностях нашего собственного мира и новых способах удивлять нас, чем наша вселенная продолжает заниматься. Мы хотели бы поднять это восхищение на ступень выше, попросив вас поразмышлять над тем, какого рода живые существа могут быть нашими соседями по галактике и по вселенной. Мы хотим, чтобы вы представили себе, кто ещё, помимо нас самих и известных нам растений и животных, может населять те новые миры, которые наши учёные открывают с головокружительной скоростью. Чтобы помочь вам начать, давайте немного позанимаемся арифметикой.

Занимаясь математикой

Мы живём в галактике, где планет больше, чем звёзд. Это утверждение вряд ли вызовет у вас удивление, пока вы не осознаете, что в нашей родной галактике, Млечном Пути, насчитывается около 300 миллиардов звёзд. Это 300 000 000 000 звёзд, и нулей здесь ужасно много. Наше собственное Солнце, всего лишь одна из этих звёзд, содержит в своей системе более 100 планет, лун и крупных астероидов. Каждый объект из этой коллекции обладает уникальными признаками, и многие из них представляют собой потенциальные дома для жизни. Если такая ситуация типична для других звёзд, то в галактике должно находиться 30 триллионов таких объектов — такое число можно встретить лишь в астрономии и в расчётах государственного долга.

Из этих возможных 30 триллионов объектов мы пока идентифицировали менее 4000 — ничтожную долю того, что есть на самом деле. Тем не менее, как говорится в нашей книге «Экзопланеты» ("Exoplanets”, Smithsonian Books, 2017), в эту ничтожную долю попадают миры, разнообразие которых просто поражает воображение. Есть миры, которые вращаются внутри атмосферы своей звезды, миры, покрытые водой, миры, блуждающие в холодном космосе и лишённые звезды, которая сияла бы на их небе. Мы можем лишь стоять в благоговейном ожидании того, что ещё обнаружится во вселенной, когда с течением времени наши приборы станут лучше и точнее.

Но цифры говорят нам нечто иное. Если хотите, создайте в своём воображении странный мир — возможно, мир, совершенно не похожий ни на один из тех, что мы нашли на данный момент. Возможно, в вашем воображаемом мире будет высокая концентрация редкого элемента — например, иттербия. Может быть, это будет луна блуждающей планеты, вечно дрейфующей во тьме космоса. Или, может быть, он похож на Землю, и жизнь кишит на его суше и в океанах на его поверхности. Предположим далее, что ваш воображаемый мир действительно маловероятен — возможно, его плотность меньше, чем у воды, или он сделан из твёрдого железа. Предположим, что шансы против того, что ваша планета хотя бы просто сформируется, составляют миллион к одному (для справки, это примерно равно вероятности того, что в этом году в вас ударит молния). Даже при таких низких шансах на существование вашего мира вы можете расчитывать на то, что в одной только нашей галактике вы найдете примерно 10 миллионов таких миров. Убавьте шансы существования вашего мира до триллиона к одному, и количество планет, подобных вашей необычной, упадет «всего лишь» до 10 000. Ваш воображаемый мир может быть сколь угодно странным, однако, если он не противоречит законам физики и химии, нечто подобное, вероятно, действительно существует — с учётом огромного количества планет в галактике. Фактически, мы можем превратить предыдущее предложение в руководящий принцип для нашей беседы:

Если вы можете представить себе мир, который соответствует законам физики, то есть большая вероятность того, что он уже существует где-то в нашей галактике.

Если приведённые выше цифры недостаточно впечатляют, просто помните, что во Вселенной существуют миллиарды галактик, подобных нашей, и в каждой из них предположительно найдётся по столько же планет.

Что это расскажет нам о жизни?

В свете невероятного разнообразия планет мы должны ожидать найти аналогичный, или даже ещё более высокий уровень разнообразия и изменчивости у жизни, которая также может существовать в этих мирах. Это создаёт нам проблему, потому что нам знакома лишь одна форма жизни: жизнь, которая «похожа на нас», то есть, основанная на химии углеродсодержащих молекул и требующая наличия жидкой воды. Всё биоразнообразие Земли, в сущности, является результатом единственного «эксперимента», проведённого всего лишь в одной из бесчисленных лабораторий Вселенной, и в силу этого обстоятельства наша планета даёт нам очень мало конкретных указаний в размышлениях о той огромной сложности, которую мы ожидаем найти в Млечном Пути. Но пока это всё, что у нас есть, и поэтому нам придётся использовать наши ограниченные знания с максимальной отдачей.

Мы начнем исследование форм, которые может принимать жизнь в галактике, со знакомства с тем, что мы называем правилами игры: это те основополагающие принципы, которые сделали жизнь на Земле такой, какая она есть. Мы утверждаем, что важнейший среди этих принципов, эволюция под действием естественного отбора, должен действовать практически во всех остальных природных средах в галактике. Второй великий принцип — то, что жизнь основана на химии атомов углерода — вероятно, менее универсален. Тем не менее, мы будем придерживаться углеродной химии так долго, как сможем, поскольку знакомое легче понять.

Соответственно, мы разбиваем наше обсуждение возможной жизни на три категории, указанные в предисловии: жизнь, похожая на нас; жизнь, не похожая на нас, и жизнь, совершенно не похожая на нас. По очевидным причинам мы начнём с того, что уделим значительную часть нашего внимания первой категории. Определив основные правила для нашего исследования возможности существования жизни, похожей на нас, мы рассмотрим, во что они могут вылиться в разнообразных типах природных условий на экзопланетах:

• Планета Златовласки: похожая на Землю планета, расположенная на таком расстоянии от своей звезды, которое позволяет ей обладать океанами жидкой воды на своей поверхности на протяжении длительных периодов времени. Такая планета — самый простой случай для анализа, потому что мы уже обладаем хорошими знаниями об одной планете Златовласки — о самой Земле. Многие из экзопланет, которые мелькали в последнее время в новостях, вроде той, что вращается вокруг Проксимы Центавра (это звезда, являющаяся нашим ближайшим соседом), и трёх членов семьи из целых семи планет, вращающихся вокруг звезды TRAPPIST-1, представляют собой планеты Златовласки — все они находятся на нужном расстоянии от центральной звезды, поэтому вода на их поверхности остаётся жидкой.