Как найти разум вселенной

За последние 40 лет ученым постепенно открылся странный факт о нашей Вселенной: ее законы физики и изначальные условия Вселенной идеально настроены для того, чтобы жизнь получила шанс на развитие. Оказывается, что для того, чтобы появилась жизнь, некоторые значения фундаментальной физики – например, сила гравитации или масса электрона – должны попадать в определенный диапазон. И этот диапазон чрезвычайно узкий. И значит, крайне маловероятно, что Вселенная вроде нашей обзаведется рядом значений, сопоставимых с существованием жизни. Но она смогла.

Может ли у Вселенной быть сознание? А вдруг у Вселенной есть сознание, как у нас? Фото.

А вдруг у Вселенной есть сознание, как у нас?

Вот несколько примеров тонкой настройки для жизни:

  • Сильное ядерное взаимодействие (сила, которая связывает вместе элементы в ядре атома) имеет значение 0,007. Если это значение было бы 0,006 или меньше, во Вселенной был бы один водород. Если бы это значение было 0,008 или выше, водород синтезировал бы тяжелые элементы. В обоих случаях химическая сложность была бы физически невозможна. А без химической сложности не было бы и жизни.
  • Физическая возможность химической сложности также зависит от масс базовых компонентов материи: электронов и кварков. Если масса нижнего кварка была бы больше в три раза, во Вселенной был бы один водород. Если бы масса электрона была больше в 2,5 раза, во Вселенной были бы только нейтрино: никаких атомов и никаких химических реакций.
  • Гравитация кажется мощной силой, но на деле она намного слабее других сил, воздействующих на атомы, примерно в 1036 раз. Если бы гравитация была хоть чуточку сильнее, звезды формировались бы из небольшого количества материала и были бы меньше, жили бы меньше. Обычное солнце существовало бы 10 000 лет вместо 10 000 000 000, и времени на помощь в создании сложной жизни у него бы не было. И наоборот, если бы гравитация была хоть чуточку слабее, звезды были бы намного холоднее и не взрывались бы сверхновыми. Жизнь была бы невозможной, поскольку сверхновые являются основным источником многих тяжелых элементов, из которых формируются ингредиенты для жизни.

Некоторые считают тонкую настройку базовым фактом о нашей Вселенной: возможно, повезло, но объяснения не требует. Но, как и многие ученые и философы, мне это кажется невероятным. В «Жизни космоса» (1999) физик Ли Смолин оценил шанс существования жизни во Вселенной с учетом всей тонкой настройки как 1 в 10229, из чего он заключает:

«На мой взгляд, мы не можем оставить без объяснения настолько ничтожную вероятность. Удача здесь точно ни при чем; нам нужно рациональное объяснение того, как происходит нечто подобное».

У тонкой настройки есть два стандартных объяснения: теизм и гипотеза множественных вселенных. Теисты утверждают, что у Вселенной был создатель, всемогущий и сверхъестественный, и объясняют тонкую настройку благими намерениями создателя мира. Жизнь имеет объективную ценность; Его или Ее милость захотела сохранить эту великую ценность, поэтому создала законы с константами, совместимыми с физической возможностью существования жизни. Гипотеза множественной вселенной постулирует огромное, бесконечное число физических вселенных, отличающихся от нашей собственной, в которых реализуются множество разных значений констант. Учитывая, что значительное число вселенных предоставляют значительное число констант, становится не таким уж невозможным создание хотя бы одной вселенной с «тонкими настройками».

Содержание

  • 1 Вселенная — живой организм
  • 2 Природа Вселенной
  • 3 Как на самом деле устроена Вселенная
  • 4 Чем руководствуется Вселенная

Вселенная — живой организм

Обе эти теории могут объяснить тонкую настройку. Проблема в том, что на первый взгляд они также делают и ложные прогнозы. Для теиста ложный прогноз возникает из проблемы зла. Если допустить, что данная вселенная была создана всемогущим, всезнающим и всесильным существом, никто не ожидает, что эта вселенная будет содержать огромное количество незаслуженных страданий. В такой вселенной может быть обнаружена жизнь, и это не будет сюрпризом, но сюрпризом будет узнать, через какой ужасный процесс естественного отбора эта жизнь прошла. Зачем милостивому Богу, который способен на все, создавать такую жизнь? Следовательно, теизм предсказывает вселенную, которая будет лучше нашей, и по этой причине недостатки нашей вселенной будут сильными аргументами против существования Бога.

Что касается гипотезы мультиверса (множественных вселенных), ложное предсказание возникает из так называемой проблемы мозга Больцмана, названной в честь австрийского физика 19 века Людвига Больцмана, который первым сформулировал парадокс наблюдаемой Вселенной. Если предположить, что мультивселенная существует, можно также предположить, что наша Вселенная будет вполне типичным членом ансамбля вселенных или по крайней мере вполне себе типичным членом ансамбля вселенных с наблюдателями (поскольку мы не можем наблюдать себя во вселенной, в которой наблюдатели невозможны). Однако физик Роджер Пенроуз в 2004 году рассчитал, что в той разновидности мультивселенной, которая больше всего устраивает современных физиков – на основе инфляционной космологии и теории струн, – на каждого наблюдателя, который наблюдает гладкую и старинную вселенную, которая будет такой же большой, как наша, будет 1010123 наблюдателей, которые наблюдают гладкую, старинную вселенную в 10 раз меньше. И пока что самым распространенным типом наблюдателя будет «Больцмановский мозг»: функционирующий мозг, который по чистой случайности возник в неупорядоченной вселенной на короткий период времени. Если Пенроуз прав, шансы того, что наблюдатель в теории множественной вселенной найдет себя в гигантской упорядоченной вселенной, астрономически малы. А значит и факт того, что мы сами являемся такими наблюдателями, говорит против теории мультиверса.

Но ничто из этого не является неопровержимым аргументом. Теисты могут попытаться привести причины, почему Бог позволяет случаться страданиям, которые мы находим во Вселенной, а теоретики мультивселенной могут попытаться настроить свою теорию так, что наша Вселенная получит больше шансов на появление. Но все это блуждания вокруг да около, скорее попытки спасти теорию. Возможно, есть еще один путь.

В общественном сознании физики пытаются максимально полно объяснить природу пространства, времени и материи. Конечно, мы и близко к этому не подобрались; например, наша лучшая теория очень большого – общая теория относительности – несовместима с нашей лучшей теории очень маленького – квантовой механикой. Но было бы странно предполагать, что мы никогда не преодолеем эти препятствия и физики не смогут гордо представить публике общую объединенную теорию всего: полную историю фундаментальной природы Вселенной.

Природа Вселенной

По сути, физики ничего не говорят нам о природе физической Вселенной. Рассмотрим теорию всемирного тяготения Ньютона:

Природа Вселенной. Теория всемирного тяготения. Фото.

Теория всемирного тяготения

Переменные m1 и m2 означают массы двух объектов, между которыми мы хотим получить гравитационное притяжение; F – это гравитационное притяжение между этими двумя массами, G – гравитационная постоянная (число, которое мы знаем из наблюдений); r – расстояние между m1 и m2. Обратите внимание, что это уравнение не дает нам определения того, что такое «масса», «сила» и «расстояние». И это характерно не только для закона Ньютона. Предмет физики – это основные свойства мира физики: масса, заряд, спин, расстояние, сила. Но уравнения физики не объясняют этих свойств. Они просто называют их, чтобы разместить их в уравнениях.

Если физика не говорит нам ничего о природе физических свойств, то что тогда говорит? Правда в том, что физика – это инструмент для прогнозирования. Даже если мы не знаем, что такое «масса» и «сила», мы можем распознать их в мире. Они появляются как показания на наших инструментах или оказывают влияние на наши органы чувств. И используя уравнения физики, вроде того же закона тяготения Ньютона, мы можем предсказывать, что произойдет, с большой точностью. Именно эта прогностическая способность позволила нам необычайно манипулировать миром природы, привела к технологической революции, изменившей нашу планету. Мы живем в такое время, что люди настолько ошеломлены успехом физики, что склонны полагать, что физические и математические модели захватили всю реальность. Но физике этого не нужно. Физика – это инструмент предсказания поведения вещества, а не раскрытия его внутренней природы.

Учитывая, что физика ничего не говорит нам о природе физической реальности, что тогда говорит? Что мы знаем о происходящем «под капотом» двигателя Вселенной? Английский астроном Артур Эддингтон был первым ученым, который подтвердил общую теорию относительности, а также сформулировал проблему мозга, рассмотренную выше (хотя и в другом контексте). Размышляя об ограничениях физики в «Природе физического мира» (1928), Эддингтон утверждал, что единственное, что мы действительно знаем о природе материи, состоит в том, что часть ее обладает сознанием; мы знаем это, потому что непосредственно осознаем сознание своих собственных мозгов.

«Мы знакомы с внешним миром, потому что его нити проникают в наше собственное сознание; и только наши концы этих нитей нам действительно известны; из этих концов мы можем более или менее успешно восстанавливать остальное, как палеонтолог восстанавливает вымершего монстра по его следам».

У нас нет прямого доступа к природе материи вне мозга. Но самые разумные предположения, по словам Эддингтона, состоят в том, что природа материи вне мозга неразрывна с материей внутри мозга. Учитывая, что мы не имеем прямого представления о природе атомов, довольно «глупо», по мнению Эддингтона, заявлять, что природа атомов вовсе не содержит ментальности, а затем гадать, откуда же эта ментальность берется. В своей книге «Сознание и фундаментальная реальность» (2017) Филип Гофф, профессор философии Института Центральной Европы в Будапеште, разработал эти размышления в качестве расширенного аргумента панпсихизма: взгляда, согласно которому вся материя обладает сознательной природой.

Есть два способа разработки основной позиции панпсихиста. Один – это микропсихизм, когда сознание есть у мельчайших частиц физического мира. Микропсихизм не стоит понимать как абсурд, в котором у кварков есть эмоции или электроны чувствуют гнев. Сознание человека – сложнейшая вещь, включающая тонкие и сложные эмоции, мысленный и чувственный опыт. Но нет ничего, что запрещало бы проявление сознания в чрезвычайно простых формах. Мы склонны считать, что сознательный опыт лошади намного проще нашего, а опыт курицы намного проще опыта лошади. Чем проще становятся организмы, тем реже у них проявляется сознание в определенный момент; у самых простых организмов и вовсе нет никакого сознательного опыта. Но, возможно, свет сознания никогда не выключается, а скорее тускнеет по мере уменьшения органической сложности, от мух и растений до амеб и бактерий. Для микропсихиста этот увядающий, но никогда не выключающийся континуум уходит и в неорганическую материю, в фундаментальные физические сущности – возможно, электроны и кварки – обладающие рудиментарными формами сознания, отражающими их чрезвычайно простую природу.

Как на самом деле устроена Вселенная

Некоторые ученые и философы от мира науки недавно пришли к выводу, что такого рода картина Вселенной «снизу-вверх» устарела, а современная физика говорит о том, что мы живем в «сверху-вниз» — или холистической – Вселенной, в которой сложное целое фундаментальнее, чем его части. По холизму, стол перед вами существует не из-за субатомных частиц, которые его составляют; напротив, эти субатомные частицы существуют по причине стола. В конечном итоге все сущее существует по причине ультимативной комплексной системы: Вселенной в целом.

Холизм связывают с мистикой в его приверженности единому целому, являющемуся конечной реальностью. Но в его пользу говорят веские научные аргументы. Американский философ Джонатан Шаффер утверждает, что феномен квантовой запутанности является прекрасным доказательством холизма. Запутанные частицы ведут себя как целое, даже если разделены такими большими расстояниями, что между ними невозможно передать быстрый сигнал. По словам Шаффера, мы можем понять это только в том случае, если находимся во Вселенной, в которой сложные системы фундаментальнее, чем их части.

Если совместить холизм с панпсихизмом, мы получим космопсихизм: картину, в которой Вселенная сознательна, а сознание людей животных вытекает не из сознания фундаментальных частиц, а из сознания самой Вселенной.

Космопсихисту не нужно думать о сознательной Вселенной с человеческими чертами сознания вроде мышления и рационализма. Нет, космическое сознание нужно рассматривать как «мешанину», лишенную интеллекта или суждения, считает Гофф. Также он допускает, что факт «тонкой настройки» может дать нам почву для мысли, что разумная жизнь Вселенной может быть чуточку ближе, чем считалось, к разумной жизни человеческого существа.

Канадский философ Джон Лесли предложил любопытное объяснение тонкой настройки, которую он в книге «Вселенные» (1989) назвал «аксиархизмом». Тонкая настройка поражает нас тем, что все величины, которые были константами в наших законах, в точности такие, какие необходимы для чего-то ценного: жизни, а затем и окончательно разумной жизни. Если бы законы не были тонко настроены, Вселенная имела бы бесконечно меньше ценности; можно было бы сказать, она бы вовсе ее не имела. Лесли допускает, что это понимание проблемы указывает нам в направлении лучшего решения: законы тонко настроены, потому что их существование позволяет существовать чему-то весьма ценному. Лесли не пытается представить божество, которое мечется между величинами и космологическими фактами; сам факт ценности как бы берет и настраивает точные величины.

Сложно отрицать, что аксиархизм – это скучное объяснение тонкой настройки, поскольку он не требует существования каких-либо сущностей, кроме наблюдаемой Вселенной. Но не совсем очевидна связь. Ценности не кажутся подходящими агентами для создания причинно-следственного влияния на работу мира, во всяком случае, независимо от мотивов рациональных агентов. Это как предполагать, что абстрактная цифра 9 стала причиной урагана.

Но у космопсихиста есть способ сделать аксиархизм понятным, допустив, что умственные способности Вселенной были посредниками между ценностными фактами и космологическими фактами. С этой точки зрения, которую мы можем назвать «агентивным космопсихизмом», Вселенная сама тонко настроила законы в соответствии с соображениями о ценности. Когда это произошло? В первые 10-43 секунд, известных как планковская эпоха. Космопсихист может предположить, что на этой ранней стадии космологической истории сама Вселенная «выбрала» тонко настроенные величины, чтобы сделать возможной ценную вселенную.

Для понимания этого потребуются две модификации основного космопсихизма. Во-первых, мы должны допустить, что Вселенная обладает базовой способностью распознавать и реагировать на соображения о ценности. Это сильно отличается от того, что мы привыкли знать о вещах, но сходится с тем, что мы наблюдаем. Шотландский философ Дэвид Юм давно заметил, что все, что мы можем наблюдать, это в сущности просто поведение вещей – силы, из которых проистекает это поведения, невидимы для нас. Мы рутинно полагаем, что Вселенной управляет ряд нерациональных причинно-следственных цепочек, но также возможно, что виной всему способность Вселенной реагировать на соображения о ценности.

Чем руководствуется Вселенная

Как переосмыслить законы физики с такой точки зрения? Гофф полагает, что мы видим в них ограничения агентства Вселенной. В отличие от Бога в теизме, это агент с ограниченной силой, что объясняет очевидные несовершенства Вселенной. Вселенная действует с целью максимизации ценности, но может делать это только в рамках ограничений законами физики. Благотворительность Вселенной в наши дни практически незаметна; агентивный космопсихист мог бы объяснить это тем, что Вселенная сегодня более ограничена, чем была в первые доли секунды после Большого Взрыва, когда ныне известные законы физики не применялись.

Бритва Оккама – принцип того, что при прочих равных условиях предпочтение отдается более сдержанным теориям – в данном случае соблюдается. Но разве будет сдержанно приписывать фундаментальное сознание Вселенной? Вовсе нет. Физический мир должен обладать некой природой, и физика ничего не говорит нам об этой природе. Но и предполагать, что у Вселенной есть сознательная природа, а не бессознательная, будет не очень правильно с позиции бритвы Оккама. Первое предложение можно считать более сдержанным, потому что продолжает единственное, что мы точно знаем о природе вещества: у мозгов есть сознание.

Вторая и последняя модификация, которую мы должны применить к космопсихизму, чтобы объяснить тонкую настройку, требует некоторых затрат. Если Вселенная еще во время планковской эпохи тонко настроила законы, чтобы через миллиарды лет в будущем появилась жизнь, Вселенная должна каким-то образом понимать последствия своих действий. Это вторая модификация Гоффа: он предполагает, что агентивный космопсихизм должен допускать, что во время базового расположения Вселенная представляет полный потенциал последствий всех возможных действий. И все равно это не может переплюнуть несдержанность альтернативных теорий. Теист постулирует существование сверхъестественного агента, а агентивный космопсихист постулирует существование естественного (природного) агента. Теоретик множественных вселенных постулирует огромное число отдельных ненаблюдаемых сущностей: множественных вселенных. Агентивный космопсихист просто добавляет свое сущности, которую мы имеем возможность наблюдать: физической Вселенной. Что также важно, агентивный космопсихист избегает ложных предсказаний, которые делают два других альтернативщика.

Идея о том, что Вселенная представляет собой сознание, действующее в ответ на оценку ценности, дает нам экстравагантную картину. Но давайте судить теорию не по культурным ассоциациям, а по силе объяснения. Гофф считает, что его агентивный космопсихизм объясняет тонкую настройку без ложных предсказаний, и делает это просто и элегантно.

По материалам Aeon

135. Поиски жизни во Вселенной

Стенгазета «Поиски жизни во Вселенной»

Ссылка для цитирования:
Попов С. Б. Поиски жизни во Вселенной // Благотворительная газета «Коротко и ясно о самом интересном» (редактор выпусков Попов Г. Н.). Вып. 135. 2020 г. [url: к-я.рф/135].
 

Благотворительная стенгазета «Коротко и ясно о самом интересном». Выпуск 135, 2021 год.

ПОИСКИ ЖИЗНИ ВО ВСЕЛЕННОЙ

Рассказ астрофизика Сергея Попова о поиске жизни во Вселенной и различных формах, которые она может принимать

Стенгазеты благотворительного образовательного проекта «Коротко и ясно о самом интересном» предназначены для школьников, родителей и учителей Санкт-Петербурга. Наша цель: школьникам — показать, что получение знаний может стать простым и увлекательным занятием, научить отличать достоверную информацию от мифов и домыслов, рассказать, что мы живём в очень интересное время в очень интересном мире; родителям — помочь в выборе тем для совместного обсуждения с детьми и планирования семейных культурных мероприятий; учителям — предложить яркий наглядный материал, насыщенный интересной и достоверной информацией, для оживления уроков и внеурочной деятельности. Мы выбираем важную тему, ищем ведущих специалистов, которые могут её раскрыть и подготовить материал, адаптируем текст для школьной аудитории, компонуем это всё в формате стенгазеты и печатаем. Волонтёры развозят тираж в ряд организаций Петербурга и Ленинградской области, выразивших заинтересованность в получении газет. Это районные отделы образования, библиотеки, школы, кружки, больницы, детские дома и т. д. Их сотрудники бесплатно распространяют газеты своими силами. Наш ресурс в интернете — сайт стенгазет к-я.рф, где наши стенгазеты представлены в двух видах: для самостоятельной распечатки на плоттере в натуральную величину и для комфортного чтения на экранах планшетов и телефонов. Есть также группа во Вконтакте, где мы обсуждаем выход новых газет. Отзывы и пожелания направляйте, пожалуйста, по адресу: pangea@mail.ru. Автор текста: Сергей Борисович Попов, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Государственного астрономического института им. П. К. Штернберга, профессор РАН. Редактор проекта — Г. Н. Попов.
 

Друзья, в третий раз мы делаем стенгазету вместе с астрофизиком и популяризатором науки Сергеем Поповым, и это, конечно, очень здорово. В основу выпуска положена глава «Жизнь во Вселенной» книги Сергея Борисовича с основополагающим названием «Вселенная. Краткий путеводитель по пространству и времени…» (с разрешения издательства «Альпина нон-фикшн»). А значит, всё будет в наших лучших традициях — «коротко и ясно о самом интересном». Впрочем, как и предыдущие наши совместные стенгазеты — «Главные астрономические открытия: со времён Галилея до наших дней» (к-я.рф/108) и «Как устроена Вселенная?» (к-я.рф/109). Что ж, начинаем очередное космическое путешествие!
 

Жизнь во Вселенной

 Стенгазета «Поиски жизни во Вселенной»
1. Этот снимок — самое «глубокое» изображение звёздного неба на сегодняшний день. На этом маленьком фрагменте (справа для масштаба показана Луна) площадью всего 1/30 млн небесной сферы можно разглядеть около 5500 галактик. Если учесть, что в нашей Галактике около 300 миллиардов звёзд, у большинства из которых есть планетные системы, можно представить, сколько планет может находиться во всей Вселенной! (NASA, ESA, G. Illingworth, D. Magee, and P. Oesch (University of California, Santa Cruz), R. Bouwens (Leiden University), and the HUDF09 Team).

С древних времён людей интересовал вопрос, есть ли жизнь за пределами Земли. С началом космической эры во второй половине XX в. стали возможными запуски исследовательских аппаратов к телам Солнечной системы, и появились надежды на скорое обнаружение хотя бы следов простейшей жизни. Но вскоре оказалось, что надежды эти были преждевременными. Тем не менее у нас остаётся шанс найти живые организмы или следы их существования на планетах и спутниках. Кроме того, в ближайшие годы реальным станет изучение состава атмосфер землеподобных экзопланет, что откроет новые возможности по поиску жизни во Вселенной.

Для работ в рамках программы по поиску жизни учёные NASA сформулировали такое определение: «Жизнь — это самоподдерживающаяся химическая система, способная к дарвиновской эволюции». Дарвиновская эволюция подразумевает наличие таких процессов и явлений, как размножение, мутации, записанная в дискретном виде наследственность, отбор. Таким образом, потенциально жизнь может заметно отличаться от земной. Однако достаточно чёткие критерии для поиска у нас в первую очередь существуют для жизни земного типа.

Жизнь в Солнечной системе

Где искать?

 Стенгазета «Поиски жизни во Вселенной»
2. «Лунные животные и другие объекты, обнаруженные сэром Джоном Гершелем» (газета The Sun, Нью-Йорк, 1835 г. Библиотека Конгресса США). Летающие «мышелюди», двуногие бобры, рогатые медведи и другие формы жизни на Луне, якобы открытые астрономом Джоном Гершелем с помощью мощного телескопа («Большое лунное надувательство», Википедия).

 
 Стенгазета «Поиски жизни во Вселенной»
3. Сцена охоты лунных «мышелюдей». «Лунные открытия синьора Гершеля», Leopoldo Galluzzo, Неаполь, 1836 г.

До настоящего времени в Солнечной системе жизнь не обнаружена нигде, кроме Земли. Более того, не было выявлено даже следов существования жизни на других телах. Однако надежда на обнаружение жизни все ещё остаётся. Можно выделить три основных направления поиска кандидатов. Первое — это Марс, где, возможно, в далёком прошлом существовали простейшие формы жизни (и не исключено, что они сохранились там и сейчас). Второе — это крупные ледяные спутники планет-гигантов, такие как спутники Юпитера Европа, Каллисто и Ганимед, а также спутник Сатурна Энцелад. На перечисленных кандидатах рассчитывают найти жизнь (или следы её прошлого существования), основанную на воде, а вот третье направление не ограничивается земными формами жизни — на спутнике Сатурна Титане может существовать жизнь, основанная на углеводородах. Обсуждая в 1998 г. возможную опасность доставки на Землю образцов с различных объектов Солнечной системы, специалисты NASA также включили в число потенциально опасных объектов астероиды типов P и D. Это тёмные (с низким альбедо) астероиды красноватого оттенка, которые, возможно, состоят из богатых органическими соединениями силикатов с включениями водяного льда. Сделано это было в первую очередь потому, что об этих телах известно недостаточно, чтобы исключить их из списка объектов, где в «спящей» форме могут сохраняться простейшие формы жизни. Впрочем, сейчас мало кто включает подобные тела в ряд наиболее вероятных носителей жизни в Солнечной системе.

Кроме отправки биохимических лабораторий на борту автоматических посадочных модулей важнейшей задачей является доставка образцов на Землю для более детальных исследований. К настоящему времени уже доставлялись образцы вещества комет, астероидов и межпланетной пыли (а также, разумеется, большое количество лунного грунта). В ближайшем будущем планируется доставка марсианского грунта (миссия Mars Sample Return Mission, Миссия по доставке образцов марсианского грунта), а в более отдалённых планах стоит доставка вещества с ледяных спутников планет-гигантов.

Венера

 Стенгазета «Поиски жизни во Вселенной»
4. Поверхность Венеры (рисунок Rick Guidice, NASA) и молекулы фосфина (рисунок Ben Mills) — вещества, которое может иметь биологическое происхождение.

На Венере в прошлом могли существовать климатические условия, пригодные для зарождения и существования жизни. Одна из моделей климата этой планеты, разработанная в 2016 г., показывает, что в первые два миллиарда лет на поверхности Венеры могли существовать достаточно большие запасы жидкой воды. Отчасти это связано с тем, что в то время светимость Солнца составляла лишь 70–75 % от современной. Однако в наши дни Венера, безусловно, является мёртвым миром.

Важное дополнение (arxiv:2009.06593): 14 сентября 2020 г. группа астрономов заявила, что они обнаружили в атмосфере Венеры фосфин, который может иметь биологическое происхождение (то есть это результат жизнедеятельности каких-то организмов). Наблюдения проводились в миллиметровом диапазоне на James Clerk Maxwell Telescope (JCMT) летом 2017 г. Подробный анализ химии процессов и возможного жизненного цикла в атмосфере Венеры приводится в двух других статьях. Этот анализ говорит о том, что абиогенное происхождение фосфина крайне маловероятно. Однако, разумеется, необходимы дальнейшие исследования, чтобы утверждать, что в атмосфере Венеры есть жизнь. Да и сам факт обнаружения достаточного количества фосфина нуждается в дополнительной проверке.

Марс

 Стенгазета «Поиски жизни во Вселенной»
5. Осадочные горные породы Марса, сформировавшиеся в водной среде. Склон горы Шарпа, фото марсохода Curiosity, 2015 г. (NASA / JPL-Caltech / MSSS).

Климатическую историю Марса делят на три основных периода. Последние три миллиарда лет относят к так называемой амазонийской эре, на протяжении которой климат аналогичен современному и непригоден для жизни. Однако на протяжении первых двух эпох — нойской (3,5–4,1 млрд лет назад) и гесперийской (3–3,5 млрд лет назад) — климат мог быть пригоден для зарождения и развития простейших форм жизни. Геологические данные, полученные с помощью марсоходов и других исследовательских аппаратов, свидетельствуют о том, что в прошлом на поверхности Марса в больших объёмах существовала жидкая вода. Кроме того, в первые сотни миллионов лет своего существования Красная планета, по-видимому, имела достаточно мощную магнитосферу, чтобы предотвратить быструю потерю атмосферных газов. Это также помогает объяснить наличие в те времена пригодных для жизни климатических условий.

На Марсе отсутствует аналог земного дрейфа континентов (тектоники плит), поэтому современный вид внешних слоёв вполне аналогичен тому, который существовал 3–4 млрд лет назад, что также помогает восстанавливать древний климат планеты. К сожалению, мы пока не можем установить, были ли периоды относительно мягкого и влажного климата длительными (сотни миллионов лет) или же это были лишь короткие эпизоды (в этом случае появление жизни становится менее вероятным).

Однако, если жизнь однажды смогла возникнуть, существуют некоторые надежды обнаружить её и в наши дни. На Земле есть бактерии, обитающие в коре на глубинах более километра. Если их аналоги появились на Марсе в первый миллиард лет его существования, то дальнейшее изменение климата не должно было бы существенно сказаться на них. А вот на Венере высокая температура достаточно прогревает внешние слои грунта, чтобы уничтожить даже такую устойчивую форму жизни.

Интересно, что некоторые учёные рассматривают даже возможность того, что жизнь возникла на Марсе, а затем была занесена на Землю вместе с марсианским веществом, выброшенным в результате падения на Красную планету массивных метеоритов (на Земле было найдено несколько метеоритов марсианского происхождения). Впрочем, это довольно экзотическая гипотеза.

Спутники Юпитера

 Стенгазета «Поиски жизни во Вселенной»
6. Участок поверхности Европы, спутника Юпитера. На ребристом основании хорошо видны бурые пятна («веснушки») и мелкие ямки. Это мозаика из фотографий, полученных космическим кораблём Галилео во время двух пролётов: 28 июня 1996 г. и 31 мая 1998 г. Европа, вероятно, имеет глубокий океан под своей ледяной оболочкой. (NASA/JPL/University of Arizona/University of Colorado).

Спутник Юпитера Европа на протяжении десятилетий (как минимум со времени полёта космических аппаратов Voyager 1 и Voyager 2) считается потенциально обитаемым объектом, поскольку там существует глобальный водный океан. Современные данные показывают, что глубина его может составлять многие десятки километров. Снаружи этот океан покрыт ледяной корой толщиной от 2–3 до 20–30 км.

В 2014 г. с помощью космического телескопа Hubble были получены данные о том, что вода может выбрасываться из океанов Европы наружу — возможно, из-за разломов ледяной коры под действием приливных сил Юпитера. В 2016–2017 гг. в пользу этой гипотезы появились новые аргументы, однако полной ясности на настоящий момент нет. Для получения достоверных данных может потребоваться отправка специального исследовательского аппарата. Планируется, что в 2022 г. для исследования ледяных спутников Юпитера будет запущена европейская межпланетная станция JUICE (JUpiter ICy moons Explorer, Исследователь ледяных лун Юпитера).

Сейчас активно разрабатываются проекты специальных миссий к Европе, направленные на изучение её океана и поиск жизни. Наличие выбросов может упростить эту задачу до исследований с орбиты, хотя, конечно, более перспективной была бы посадка аппарата на поверхность: изучив места недавних выбросов, можно было бы детально исследовать вещество, поступившее из недр. Помимо этого, посадочный модуль позволит изучать океан Европы, используя дециметровое радиоизлучение Юпитера, «просвечивающее» внешние слои спутника и отражающееся от поверхности океана.

Ганимед, как и Европа, разогревается юпитерианскими приливами (свой вклад в нагрев недр вносит и распад радиоактивных элементов), так что под ледяной корой Ганимеда тоже должен существовать водный океан. С большой вероятностью такой океан есть и на Каллисто, поэтому эти два галилеевых спутника Юпитера также относят к потенциально обитаемым.

Спутники Сатурна

 Стенгазета «Поиски жизни во Вселенной»
7. Вид на Сатурн с поверхности Энцелада (рисунок David Seal, NASA). На переднем плане виден ледяной гейзер, выбрасывающий струю пара в космос.

 
 Стенгазета «Поиски жизни во Вселенной»
8. Углеводородное море Лигейя и впадающие в него реки на спутнике Сатурна Титане. Мозаика из фотографий, сделанных с борта КА Кассини в 2007–2014 годах (NASA / JPL-Caltech / ASI / USGS).

Если с водяными выбросами на Европе пока нет окончательной ясности, то на спутнике Сатурна Энцеладе такие выбросы были обнаружены в 2006 г. с помощью автоматической межпланетной станции Cassini. Недра Энцелада, как и в случае галилеевых спутников Юпитера, разогреваются приливами и радиоактивным распадом. В результате там выполняется три основных условия для возникновения жизни: наличие жидкой воды, наличие энергии и наличие органических соединений (их присутствие установлено спектральным анализом выброшенного вещества). Однако на данный момент нет уверенности в том, что подлёдный океан Энцелада существует непрерывно на протяжении достаточно долгого времени. Возможно, он появляется лишь на десятки миллионов лет во время увеличения выделения энергии в недрах, и в таком случае вероятность возникновения жизни уменьшается.

На многих телах Солнечной системы встречаются органические соединения. По большей части они должны иметь небиологическое происхождение, однако необходимы детальные исследования. Анализ изотопного состава, относительного количества стереоизомеров (например, у аминокислот и сахаров), распределения молекул (например, парафинов) по числу атомов углерода в цепи и другие подобные данные могут предоставить серьёзные аргументы в пользу биологического или небиологического происхождения обнаруженных органических соединений. Пока серьёзных указаний на биологическое происхождение не обнаружено.

Такой подход может работать и для форм жизни, отличающихся от земной. В этом плане самым интересным объектом в Солнечной системе является Титан. Этот крупный спутник, уступающий по размерам и массе лишь Ганимеду, имеет плотную азотную атмосферу, а на его поверхности с помощью зонда Huygens и станции Cassini были обнаружены озёра из жидких углеводородов. Некоторые учёные полагают, что жидкие углеводороды могут стать основой для других форм жизни, заменив воду. Так ли это, могут показать лишь специальные исследования на поверхности Титана.

Жизнь на экзопланетах

В чём сложность задачи?

 Стенгазета «Поиски жизни во Вселенной»
9. Количество экзопланет, открытых разными методами в разные годы (Betseg, wikimedia.org).

Одной из важнейших и интереснейших задач современной астрофизики является обнаружение жизни в других планетных системах. Сложность решения этой задачи связана с такими факторами:

— Мы крайне ограничены в средствах наблюдений, а о полётах к другим звёздам можем лишь мечтать.

— Единственные известные нам формы жизни — земные.

— На появление и развитие жизни влияет множество факторов, всю совокупность которых мы пока не можем учесть.

— Ключевым фактором для зарождения и развития жизни, подобной земной, является жидкая вода.

— Условия существования жизни налагают ряд ограничений на возможные параметры звёзд и планет.

— Детали строения планетной системы и наличие у планеты крупного спутника могут играть важную роль в долговременном развитии жизни.

— Простейшие формы жизни, не формирующие глобальную биосферу, которая влияет на параметры атмосферы планеты, могут встречаться намного чаще. Но у нас пока нет способов для их обнаружения.

— Крупные спутники экзопланет (экзолуны) также могут быть обитаемыми.

Концепция поиска жизни на экзопланетах

Даже жизнь земного типа может существовать в крайне экзотических условиях: глубоко под поверхностью планеты, в глубине океанов (не говоря уже о том, что жизнь может принципиально отличаться от земной). Однако, обсуждая потенциально обитаемые планеты, приходится ограничиваться достаточно развитыми формами жизни земного типа, поскольку лишь для них можно сформулировать достаточно понятные критерии поиска с помощью дистанционных методов (если же жизнь основана на существенно иных принципах, то сделать это пока невозможно).

Современная концепция поиска жизни на экзопланетах базируется на трёх основных идеях:

1. Идентификация землеподобных планет.

2. Нахождение планет в зоне обитаемости.

3. Поиск биомаркеров в атмосферах планет, соответствующих условиям 1 и 2.

Двойники Земли

 Стенгазета «Поиски жизни во Вселенной»
10. Планеты, обращающиеся вокруг холодного красного карлика TRAPPIST-1 (рисунок M. Kornmesser, ESO) в сравнении с Землёй. Из семи известных на сегодня планет этой системы три находятся в зоне обитаемости (TRAPPIST-1: d, e и f).

 
 Стенгазета «Поиски жизни во Вселенной»
11. Экзопланета Kepler-1625b и её предполагаемый спутник (рисунок L. Hustak, STScI, ESA, NASA). Крупные спутники планет также могут быть обитаемыми. Интересно, что спутник планеты, удалённой от звезды за пределы зоны обитаемости, всё равно может иметь подходящую для жизни температуру — за счёт того, что планета разогревает его приливами.

Во-первых требуется найти планеты, похожие на Землю. Обнаружение двойников Земли является технически сложной задачей по нескольким причинам. Это небольшие лёгкие планеты, так что для любого метода наблюдения поиск таких планет требует высокой чувствительности. Например, для обнаружения двойника Земли методом лучевых скоростей около звезды, являющейся двойником Солнца, требуется точность выше 10 см/с, а такие показатели пока не достигнуты. А для транзитного метода ослабление блеска двойника Солнца при прохождении по его диску двойника Земли составляет 0,0084 % — на пределе чувствительности космического телескопа Kepler.

Для надёжного установления факта подобия планеты Земле необходимо измерить сразу и массу, и радиус планеты. Это непросто, поскольку обычно метод лучевых скоростей позволяет измерить лишь массу (к тому же есть неопределённость, связанная с неизвестной ориентацией орбиты планеты по отношению к лучу зрения), а метод транзитов — в первую очередь радиус планеты.

Тем не менее на сегодняшний день известны десятки планет, которые с высокой вероятностью имеют массы и радиусы, примерно равные земным. Однако стоит учесть, что по другим параметрам (детали состава, величина магнитного поля, период вращения, наличие тектоники плит, наличие крупных спутников, подобных Луне, и т. д.) эти «двойники Земли» могут существенно отличаться от нашей планеты.

Лёгкие небольшие планеты проще обнаруживать вокруг более лёгких, чем Солнце, звёзд — с меньшим размером, массой и светимостью: падение блеска при прохождении планеты по диску звезды (транзит) и изменение лучевой скорости звезды в этом случае оказываются больше. Также планеты легче обнаружить, если они находятся ближе к звезде. Но все же не слишком близко, чтобы на поверхности была не слишком высокая температура: это важно для потенциально обитаемых планет. Планета должна попадать в так называемую зону обитаемости.

Зона обитаемости

 Стенгазета «Поиски жизни во Вселенной»
12. Космический телескоп Gaia (рисунок, ESA). «В ближайшие 10 лет число известных экзопланет будет исчисляться уже десятками тысяч благодаря спутникам Gaia и PLATO. Можно ожидать, что к 2070-му у нас будут (пусть и плохонькие) карты потенциально обитаемых планет. Уже следующее поколение наземных и космических телескопов (E-ELT, GMT, JWST) сможет изучать состав атмосфер планет типа Земли в зонах обитаемости вокруг красных карликов». (Из интервью С. Попова газете ТрВ-Наука).

 
 Стенгазета «Поиски жизни во Вселенной»
13. Зона обитаемости — условная область в космосе, определённая из расчёта, что условия на поверхности находящихся в ней планет будут обеспечивать существование воды в жидкой фазе. Соответственно, такие планеты (или их спутники) будут благоприятны для возникновения жизни, похожей на земную (thealphacentauri.net).

 
 Стенгазета «Поиски жизни во Вселенной»
14. Зону обитаемости иногда называют «зоной Златовласки» — по английской сказке «Златовласка и три медведя» (у нас она известна как «Три медведя» в пересказе Льва Толстого). Златовласка примеривается к разным предметам и находит тот, где ей оказывается комфортно (neposed.net).

 
 Стенгазета «Поиски жизни во Вселенной»
15. Жизненный цикл звезды в зависимости от её массы (по blackholecam.org).

Во-вторых, планета должна находиться в зоне обитаемости.

Термин «околозвёздная зона обитаемости» (circumstellar habitable zone) был введён в 1993 г. в работе Джеймса Кастинга (James Kasting) и его коллег. До этого Харлоу Шэпли (Harlow Shapley) и Юбертус Страгхолд (Hubertus Strughold) в 1953 г. с разных точек зрения обсуждали, на каком расстоянии от Солнца на поверхности планеты может существовать жидкая вода. В 1959 Су-Шу Хуанг (Su-Shu Huang) впервые использовал термин «зона обитаемости» (habitable zone). Однако проблема предельных расстояний от звезды, на которых планета ещё может быть обитаемой, обсуждалась ещё в XIX в. Современные подходы к расчётам границ области, в которой возможно длительное существование жидкой воды на поверхности планеты, начали применяться в 1970-е гг. в работах Майкла Харта (Michael Hart) и его коллег.

В самой простой форме расчёт границ зоны обитаемости может провести даже школьник. Предположим, что единственным источником тепла является свет звезды. В рамках «нулевого приближения» можно пренебречь влиянием атмосферы и установить граничные условия: на внутренней границе зоны обитаемости температура поверхности планеты, нагреваемой звездой, равна 100 °C (373 К), а на внешней — 0 °C (273 К). Затем надо учесть, что температура поверхности планеты в такой модели спадает как квадратный корень из расстояния от звезды, температура поверхности которой известна. Для Солнца она составляет приблизительно 5800 К, и если мы примем для простоты, что Земля поглощает всю падающую солнечную энергию, то в результате получим, что такой упрощённой зоне обитаемости соответствуют расстояния примерно от 1 до 2 a.е. Однако в реальности необходим учёт многих других эффектов (в первую очередь атмосферных), чтобы точнее рассчитать температуру на планете и, соответственно, точнее определить границы зоны обитаемости. На сегодняшний день планеты с массой менее нескольких масс Земли и/или радиусом менее двух земных, находящиеся в зоне обитаемости, относят к потенциально обитаемым.

Внутренняя граница зоны обитаемости определяется запуском неудержимого (runaway) парникового эффекта, который приводит к росту температуры. А это, в свою очередь, — к испарению всей воды с поверхности в атмосферу. Затем под действием ультрафиолетового излучения от молекул воды отрывается водород, который теряется атмосферой планеты. Расчёты показывают, что для Солнечной системы внутренняя граница зоны обитаемости близка к орбите Земли и составляет около 0,86–0,99 a.е. Необходимо отметить, что эти расчёты пока не учитывают многие особенности реального земного климата, поэтому не стоит особенно опасаться того, что Земля близка к внутренней границе зоны. Однако со временем это станет важным, поскольку из-за постепенного роста светимости Солнца через несколько сотен миллионов лет наша планета окажется вне зоны обитаемости, и условия на ней начнут быстро меняться в сторону тех, которые мы сейчас наблюдаем на Венере: парниковый эффект быстро увеличит температуру поверхности на десятки градусов.

Внешняя граница зоны обитаемости определяется тем, что даже совместный парниковый эффект, создаваемый углекислым газом (CO2) и водяным паром (H2O), не может обеспечить достаточно тёплый климат с удалением планеты от Солнца. Современные расчёты дают для этого критического расстояния величину, примерно равную 1,4–2 a.е.

В молодой Солнечной системе, когда светимость Солнца составляла лишь 70–75 % от современной, Венера могла находиться в зоне обитаемости. А Марс, возможно, всегда находился и будет оставаться в ней практически до начала превращения Солнца в красного гиганта.

Для рассмотрения разнообразных вариантов, которые могут встретиться в случае разных звёзд и планет, понадобится учёт множества дополнительных факторов. Кроме деталей состава атмосферы важными будут период вращения планеты и её масса, эксцентриситет орбиты, наклон оси, величина магнитного поля. Для звёзд важно учитывать не только их полную светимость, но и особенности спектра, поскольку лучи разных длин волн будут по-разному взаимодействовать с атмосферами планет, а также уровень активности (количество вспышек, их энергетику и т. п.).

Самыми многочисленными звёздами являются красные карлики. Вокруг них открыто множество экзопланет, некоторые из которых формально попадают в зону обитаемости. Известными примерами небольших планет в зонах обитаемости вокруг красных карликов являются Проксима Центавра b и несколько планет системы TRAPPIST-1. Однако у красных карликов низкая светимость, так что и внутренняя, и внешняя границы зоны расположены близко к звезде, и планета, находящаяся в этой зоне, с высокой степенью вероятности будет иметь период собственного вращения, равный орбитальному (наступит приливная синхронизация). Это обстоятельство необходимо учитывать при расчётах условий на поверхности, и чаще всего такие планеты не смогут сохранять воду в жидком состоянии.

Как уже было отмечено выше, Земля со временем окажется вне зоны обитаемости из-за роста светимости Солнца. Такая ситуация свойственна всем системам, так как энерговыделение звёзд меняется даже на стадии Главной последовательности. Поэтому расчёт зоны обитаемости вокруг конкретной звезды привязан к определённому моменту в её жизни. А с точки зрения развития жизни вплоть до появления достаточно сложных форм, обитающих на поверхности, важно, чтобы планета находилась внутри зоны обитаемости в течение продолжительного времени. Важно это и на коротком отрезке времени, поэтому планеты на эксцентричных орбитах, проводящие лишь небольшую часть времени в зоне обитаемости, являются плохими кандидатами при поиске жизни.

Сейчас известны экзопланеты в двойных системах, обращающиеся или вокруг одного из компаньонов, или же вокруг всей двойной звезды. В этих случаях также можно рассчитать зоны обитаемости, однако важно при этом иметь в виду, что нередко орбиты планет в двойных системах могут претерпевать вековые изменения, что будет приводить к их выходу из зоны обитаемости.

Менее строгим является понятие галактической зоны обитаемости. В этом случае речь идёт о возможности длительного существования и развития жизни, которым могут угрожать такие внешние воздействия, как взрывы сверхновых, близкие пролёты звёзд, попадание в плотные молекулярные облака. В некоторых областях галактик такие события более вероятны, в некоторых — менее. Выделенной считается зона коротации, в которой скорость движения звезды диска вокруг центра галактики примерно равна скорости спирального узора. Тогда звезда и её планеты реже оказываются вблизи рукавов, где опасные воздействия более вероятны. Именно такое положение, согласно многим моделям, занимает наше Солнце.

Биомаркеры

 Стенгазета «Поиски жизни во Вселенной»
16. Периодическая таблица, в которой разными цветами указано происхождение химических элементов (Cmglee, с изм.). В нашей вселенной углерод занимает четвёртое место по распространённости, а в первую тройку, кроме гелия, входят водород и кислород, составляющие вместе воду. Иначе говоря, углерод и вода — основа нашей жизни — чрезвычайно распространены.

 
 Стенгазета «Поиски жизни во Вселенной»
17. Получение и анализ спектра солнечных лучей. «Мы никогда не сможем ничего узнать о химическом составе звёзд», — писал философ Огюст Конт в 1842 году. Однако уже в 1854 году был открыт спектральный анализ, который позволил вскоре определить элементный состав Солнца, а затем и других звёзд. А в 2010 году впервые удалось зарегистрировать спектр экзопланеты (HR 8799 c).

 
 Стенгазета «Поиски жизни во Вселенной»
18. Чтобы получить спектр планеты, нужно: 1) получить суммарный спектр звезды и планеты, 2) дождаться ситуации, когда планета окажется за звездой, и получить спектр звезды, и 3) вычесть одно из другого (NASA/JPL-Caltech/R. Hurt, SSC/Caltech).

 
 Стенгазета «Поиски жизни во Вселенной»
19. Спектр Земли с указанием биомаркеров. Если в спектре экзопланеты будут обнаружены все эти пять веществ (кислород, озон, углекислый газ, метан, вода), это будет надёжным свидетельством существования там жизни земного типа (Kaltenegger, Traub, 2009).

Третьим пунктом на пути установления потенциальной обитаемости планеты является обнаружение биомаркеров в её атмосфере.

Обнаружив планету земного типа на устойчивой примерно круговой орбите в зоне обитаемости у звезды Главной последовательности с подходящим возрастом, мы относим её к потенциально обитаемым. Следующим шагом должно стать изучение характеристик атмосферы такой планеты. Учёные пытаются выделить набор веществ, присутствие которых в атмосфере должно гарантировать существование на планете жизни земного типа. При этом спектральные линии соответствующих молекул должны быть обнаружимы современными средствами или хотя бы инструментами, которые могут быть созданы в ближайшем будущем. Такие вещества называют биомаркерами.

Для земной жизни важны разные вещества. Кроме воды и кислорода важную роль в биохимии играют, например, сера и фосфор, однако следы присутствия соединений с этими элементами будет трудно обнаружить в атмосферах потенциально обитаемых планет. Кроме того, важно выбирать такие вещества и их комбинации, которые трудно объяснить естественными небиологическими (абиогенными) процессами. Так, например, сосуществование в земной атмосфере кислорода (O2) с метаном (CH4) и закисью азота (N2О) требует биологических процессов.

К основным биомаркерам относят молекулы O2, O3, H2O, CH4, CO2, N2O (некоторые вещества должны присутствовать в значительных количествах, как, например, кислород, поскольку малые его количества могут быть абиогенными). Иногда в список включают также аммиак (NH3) и некоторые другие соединения. По отдельности эти вещества могут иметь абиогенное происхождение, но наличие их всех вместе с высокой вероятностью указывает на проявление жизни, подобной нашей.

Обнаружение присутствия линий биомаркеров в спектрах землеподобных планет — очень трудная задача. Речь идёт об очень слабых объектах, поэтому необходимы крупные инструменты. Основные линии находятся в инфракрасной части спектра, где земная атмосфера недостаточно прозрачна. По этим причинам основные результаты, по-видимому, будут получать в рамках специальных космических проектов, подобных Darwin («Дарвин») и TPF (Terrestrial Planet Finder), которые, к сожалению, не были включены в реализующиеся космические программы. На сегодняшний день основные надежды связаны со следующим поколением крупных наземных телескопов с диаметрами зеркал 30–40 м и с космическим телескопом James Webb.

По всей видимости, поиск спектральных линий H2O, CH4, CO2 нужно будет вести из космоса, так как они лежат в основном на длинах волн более 5 мкм, а в этом диапазоне наша атмосфера почти непрозрачна. Для наземных телескопов ближайшей задачей будет обнаружение кислорода в спектрах транзитных планет. К сожалению, чтобы накопить достаточный сигнал, придётся наблюдать много прохождений планеты по диску звезды, поэтому результат может быть получен лишь за довольно длительное время. Расчёты показывают, что для этого лучше всего подходят транзитные планеты в зонах обитаемости вокруг красных карликов. К сожалению, как уже было отмечено выше, это не лучшие кандидаты в двойники Земли, в том числе и по той причине, что сильное ультрафиолетовое излучение, возникающее при мощных вспышках на маломассивных звёздах, разрушает молекулы ДНК. Для обнаружения линий всех основных биомаркеров понадобятся специальные космические проекты.

Также нужно помнить, что обитаемая планета — это не обязательно точная копия современной Земли. Свойства атмосферы нашей планеты 1–2 млрд лет назад заметно отличались от сегодняшних, хотя Земля в то время уже была обитаемой. Расчёты учитывают и это: моделируется изменение спектра земной атмосферы с течением времени, и, возможно, это поможет в поисках. Гораздо труднее будет доказать существование жизни, не похожей на земную.

Другие формы жизни

Определение жизни

Определение жизни («самоподдерживающаяся химическая система, способная к дарвиновской эволюции») оставляет в стороне существование (и, возможно, недарвиновскую эволюцию) технических систем или компьютерных программ, а также развитие цивилизации, освоившей генную инженерию (исключающую естественный отбор из биологической эволюции). Такой подход оправдан, поскольку для появления самоэволюционирующих роботов или компьютерных кодов, равно как и высокоразвитой цивилизации, необходим предшествующий этап эволюции химических систем под действием естественного отбора.

Альтернативы воде

 Стенгазета «Поиски жизни во Вселенной»
20. Планета, на которой аммиак выполняет функцию воды (рисунок). Аммиачные океаны, вероятно, выглядели бы голубыми, как и водные. Однако в отличие от воды аммиак может растворять щёлочноземельные металлы, и океан становится золотисто-бронзовым, как показано здесь. Красновато-оранжевый цвет в атмосфере обусловлен оксидами азота. Аммиачные облака и лёд — белые, как и водные. Растительность, возможно, будет чёрной, чтобы собрать больше света (ttiz / wikipedia.org).

 
 Стенгазета «Поиски жизни во Вселенной»
21. В научно-фантастической повести Ивана Ефремова «Сердце змеи» (1958 год) описывается биосфера и высокоорганизованная разумная жизнь с биохимией, основанной на фтороводороде (илл. Анатолия Дубовика для обложки книги издательства ЭКСМО).

 
 Стенгазета «Поиски жизни во Вселенной»
22. Гипотетическое животное в атмосфере экзопланеты (рисунок Адольфа Шаллера, planetary.org).

Земная жизнь использует воду как растворитель и основана на углеродных соединениях, а окислителем является кислород, также большую роль в биохимии играет фосфор. Возможны ли иные варианты, при которых основой существования жизни являются другие вещества? Пока у нас есть лишь гипотезы на этот счёт, но некоторые из них обсуждаются достаточно серьёзно.

Лабораторные эксперименты продемонстрировали возможность существования ДНК, использующих другие азотистые основания (или же их количество может отличаться от того, что используют все существа на Земле). Кроме того, нет сомнений в том, что можно менять и расширять список аминокислот, используемых живыми организмами, поэтому, безусловно, возможно существование жизни, основанной на углероде и воде, но использующей другой «биохимический набор».

Кроме того, вода не является единственно возможным растворителем для обеспечения существования жизни. Безусловно, в некотором диапазоне температур вода — лучший вариант, особенно для углеродной жизни (кроме того, вода и углерод более распространены, чем возможные альтернативы). Однако есть и другие жидкости, которые могут выполнять эту роль. Важно, чтобы это был так называемый полярный растворитель, к числу которых помимо воды относятся спирты, аммиак, формамид (амид муравьиной кислоты) и некоторые другие жидкости. В экзотических условиях растворителем могут быть жидкие сероводород (H2S) и углекислый газ (CO2). Некоторые исследователи рассматривают в качестве подходящего вещества даже серную, плавиковую и синильную кислоты! Разумеется, если мы меняем растворитель, то меняется вся биохимия, в том числе придётся заменить молекулу ДНК на другой молекулярный носитель генетической информации.

Аммиак является одним из лучших кандидатов на роль растворителя. Во многом он похож на воду, и довольно легко представить некоторые основы биохимии с аммиаком в качестве растворителя. Разумеется, биомолекулы претерпят изменения: например, во многих случаях двойная связь углерод — кислород заменится на углерод — азот. Оставаясь жидким при более низких температурах, чем вода, аммиак мог бы служить основой жизни на холодных телах. Однако некоторые особенности этой жидкости (например, аммиачный лёд тяжелее жидкой фазы, поэтому океан, скажем, может легко промёрзнуть целиком) могут помешать развитию жизни более высокого уровня, чем бактериальный.

Хорошим вариантом является смесь воды и аммиака, поскольку она может оставаться жидкой при низких температурах, по той же причине в качестве альтернативы рассматривается и смесь воды с перекисью водорода, ещё одним хорошим кандидатом в растворители в холодных мирах является метанол. А вот метан является неполярным растворителем и хуже подходит на роль «жидкости жизни». Кроме того, жидкий метан требует низких температур, при которых все химические процессы протекают медленно, так что формирование сложных структур, необходимых для появления жизни, может быть невозможным. Тем не менее некоторые учёные полагают, что даже метан может стать средой, пригодной для зарождения и существования жизни (например, на Титане).

Некоторые потенциально хорошие растворители (скажем, формамид) являются слишком редкими, чтобы серьёзно рассматривать их в качестве основы для биосферы. Однако в некоторых (тоже редких) условиях они могут прекрасно подойти на эту роль.

Рассматриваются и совсем экзотические варианты жидких растворителей, существующих при экстремальных условиях. Например, это жидкий молекулярный водород (H2) в недрах планет-гигантов, или жидкий азот, который может существовать на поверхности спутника Нептуна — Тритона. Жидкий азот рассматривали и как растворитель для жизни, основанной на кремнии (вместо углерода).

Альтернативы углероду

 Стенгазета «Поиски жизни во Вселенной»
23. Существо из мира кремниевой жизни (рисунок Lei Chen and Yan Liang, BeautyOfScience.com, for Caltech).

Жизнь, основанная на кремнии, давно прижилась в качестве элемента научной фантастики. Однако некоторые исследователи сохраняют надежду, что и в реальной жизни биохимические полимеры могут в качестве основного элемента использовать кремний (Si). Разумеется, речь должна идти об условиях, в которых углеродная жизнь совершенно невозможна, поскольку в противном случае углерод будет иметь серьёзные преимущества с точки зрения химии, а также с точки зрения обилия его соединений в природе (например, в межзвёздной среде обнаружены многие десятки молекул с участием углерода, в том числе довольно сложные, и лишь несколько молекул с атомами кремния). Такими условиями могут быть очень высокие или низкие температуры, а также высокое давление.

Согласно некоторым оценкам, жизнь на основе кремневодородов (так называемых силанов — аналогов углеводородов) могла бы возникнуть в бескислородной атмосфере, в безводной среде, при низкой температуре и высоком давлении и при дефиците углерода. Понадобится подходящий растворитель, которым мог бы быть метанол (менее вероятно, что подойдёт метан). Однако среди известных небесных тел нет подходящих кандидатов с подобными условиями.

Другие типы кремниевой жизни (например, основанные на силиконе или силикатах) сейчас не рассматриваются как реалистичные. Во многом это связано с отсутствием подходящих растворителей для тех условий, в которых такие формы теоретически могли бы существовать.

Кремний может заменять углерод не полностью, а лишь частично: биохимия может быть построена и на углероде, и на кремнии одновременно. Эксперименты показывают, что в некоторых биологически важных молекулах часть атомов углерода может быть заменена на кремний. Но поскольку связь углерод — углерод сильнее, атомы углерода чаще будут связываться друг с другом, чем с кремнием. Разумеется, кремний играет важную роль в существовании земных организмов, и легко представить себе существа или растения, где его вклад ещё больше.

Кроме кремния обсуждались и другие элементы, которые могли бы потенциально заменить углерод, — бор, азот, фосфор, сера, германий. Однако анализ показывает, что при этом возникают сложности, которые кажутся непреодолимыми.

Лабораторные эксперименты, особенно в области синтетической биологии, могут пролить свет на возможность существования жизни, основанной на других биохимических наборах. Если такая жизнь возможна, исследования помогут сформулировать набор биомаркеров для её дистанционного поиска. Для поиска «другой» жизни необходимы другие биомаркеры.

Поиск внеземного разума

 Стенгазета «Поиски жизни во Вселенной»
24. Все 4,6 млрд лет своей эволюции Земля из космоса выглядела просто маленькой голубой точкой. Анализируя земную атмосферу, инопланетные астрономы скорее всего смогли бы понять, что Земля обитаема. 120 лет назад был послан первый радиосигнал, а спустя ещё несколько десятков лет появляется телевидение и большие военные радары, мощное излучение которых позволило бы инопланетным астрономам сделать однозначный вывод о какой-то разумной деятельности на Земле. Интересно, что наблюдатели, живущие дальше, чем 70–100 световых лет от нас, до сих пор не подозревают о наличии на Земле разумных обитателей — потому, что сигналы ещё до них не долетели.

 
 Стенгазета «Поиски жизни во Вселенной»
25. Разрушающаяся сфера Дайсона (рисунок Danielle Futselaar/SETI International). Сфера Дайсона — гипотетическая астроинженерная конструкция, предложенная американским физиком-теоретиком Фрименом Дайсоном. Это гигантская сферическая оболочка вокруг звезды (радиусом порядка радиуса орбит планет) для максимального использования излучаемой звездой энергии.

 
 Стенгазета «Поиски жизни во Вселенной»
26. Схематичное изображение процесса анализа радиосигнала на экране проекта SETI@home. Это научный некоммерческий проект, использующий свободные вычислительные ресурсы на компьютерах добровольцев для анализа радиосигналов с целью найти признаки внеземного разума. За 20 лет работы были обработаны все имеющиеся данные и 31 марта 2020 года проект был заморожен. (wikipedia.org/wiki/SETI@home).

 
 Стенгазета «Поиски жизни во Вселенной»
27. В 1977 году был зарегистрирован сигнал, вошедший в историю под названием «Wow!». Наблюдаемая последовательность букв и цифр (степень интенсивности сигнала) представлялась не случайной и говорила вроде бы о наличии внеземного разума. Эта распечатка хранится в коллекции Исторического Общества штата Огайо (wikipedia.org/wiki/Wow!_signal)

 
 Стенгазета «Поиски жизни во Вселенной»
28. Вид пластин из анодированого золотом алюминия размером 152×229 мм, установленных на космические аппараты Пионер-10 и Пионер-11. На этих посланиях внеземному разуму изображены: молекула нейтрального водорода; фигуры мужчины и женщины на фоне контура аппарата; относительное положение Солнца относительно центра Галактики и четырнадцати пульсаров; схематическое изображение Солнечной системы и траектория аппарата относительно планет (wikipedia.org/wiki/Pioneer_plaque).

 
 Стенгазета «Поиски жизни во Вселенной»
29. В 1961 г. была предложена формула Дрейка для оценки числа внеземных цивилизаций, способных к контакту. К сожалению, пока половина коэффициентов в этом уравнении известна плохо (wikipedia.org/wiki/Drake_equation).

Обнаружение хотя бы следов существования внеземных цивилизаций было бы грандиозным событием для всего человечества (что уж говорить об установлении контакта!). Однако, несмотря на серьёзные усилия, прилагаемые в течение более чем полувека для обнаружения сигналов внеземных цивилизаций, такой поиск пока дал только отрицательные результаты.

Исторически первым появился термин CETI (Communication with ExtraTerrestrial Intelligence, Коммуникация с внеземным разумом), предложенный в 1965 г. Рудольфом Пешеком (Rudolf Pesek). Однако довольно быстро стало понятно, что связь (контакт) — это дело отдалённого будущего, а пока речь идёт только о поиске (search), поэтому термин CETI был заменён на SETI (Search for ExtraTerrestrial Intelligence, Поиск внеземного разума). Именно эта аббревиатура сейчас является общеупотребительной для обозначения широкого круга вопросов, связанных с изучением проблемы поиска и существования внеземных цивилизаций. Но, несмотря на более чем полувековые усилия, никаких значимых следов существования внеземного разума не обнаружено.

Безусловно, вопросы обитаемости других миров давно занимали умы учёных, писателей и философов. Однако до середины XX в. это в основном были отдельные отрывочные теоретические изыскания, часто связанные с обсуждением вопросов существования жизни на Марсе и связи с тамошними обитателями. Современная история проблемы внеземных цивилизаций и SETI начинается в 1959 г., когда Филип Моррисон (Philip Morrison) и Джузеппе Коккони (Guiseppe Cocconi) опубликовали свою работу в журнале Nature, где обсудили перспективы поиска сигналов внеземных цивилизаций в радиодиапазоне.

Современная история SETI начинается со статьи Моррисона и Коккони (1959 г.).

Независимо от этой работы в 1960 г. Фрэнк Дрейк (Frank Drake) начал поиски таких сигналов на 26-метровом телескопе в Грин-Бэнк (Green Bank) в Западной Виргинии. В рамках этого проекта, получившего название Ozma («Озма» — в честь принцессы страны Оз из книги Ф. Баума), наблюдались звезды эпсилон Эридана и тау Кита. С тех пор во всем мире было осуществлено около сотни проектов по поиску искусственных радиосигналов внеземного происхождения на различных радиотелескопах, включая наиболее крупные (Arecibo («Аресибо»), РАТАН-600, Parkes («Паркс») и др.).

Уже в 1960 г. начались поиски сигналов внеземных цивилизаций в радиодиапазоне.

Поиск был рассчитан на разные виды сигналов. Это может быть собственно «послание» — специальный сигнал, призванный привлечь внимание к внеземной цивилизации и, возможно, несущий информацию о ней. Но это может быть и «шум», связанный с работой разнообразных установок (например, Земля неплохо «видна» с ближайших звёзд в радиодиапазоне из-за работы телевизионных станций и радаров). Наконец, может быть перехвачен сигнал, не предназначенный для нас: например, сигнал мощных радаров.

Хотя многократные дискуссии обычно заканчиваются выводом, что именно радиодиапазон наиболее пригоден для поисков сигналов внеземных цивилизаций, тем не менее обсуждались и другие подходы. Наибольшее развитие получила концепция оптического SETI, предложенная в 1961 г. Робертом Шварцем (Robert Shwartz) и Чарльзом Таунсом (Charles Townes), изобретателем лазера. Именно возможность посылать очень узкие световые пучки с помощью лазера позволяет использовать оптический канал связи. Было осуществлено несколько проектов по поиску оптических сигналов внеземных цивилизаций (в СССР такими работами занимались Викторий Шварцман в Специальной астрофизической обсерватории и его ученики). Разрабатываются подобные программы наблюдений, а также оборудование для них и в наши дни. Многие полагают, что такой вид связи предпочтительнее для передачи информации после установления контакта, когда ясно, куда точно нужно посылать сигнал.

Обсуждался также ряд экзотических подходов по поиску искусственных сигналов, основанных на использовании рентгеновского, гамма- и даже нейтринного и гравитационно-волнового излучений. Однако очевидно, что радиосвязь и оптическая связь имеют неоспоримые преимущества.

Особняком стоит концепция поиска «космических чудес», предложенная в середине 1960-х гг. Николаем Кардашевым. Его идея состоит в том, что результат деятельности развитой технической цивилизации может выглядеть как труднообъяснимый искусственный источник. Попытки обнаружить такие «астроинженерные» конструкции (например, сферы Дайсона) продолжаются и сейчас. Периодически появляются публикации, когда тот или иной необычный источник, для поведения которого не удаётся придумать хорошего естественного объяснения, становится предметом обсуждения в контексте «космических чудес», как было, например, со звездой KIC 8 462 852.

Кроме пассивных поисков сигнала обсуждалась и проводилась деятельность по отправке посланий с Земли. Она получила наименование METI (Messaging to ExtraTerrestrial Intelligence). В первую очередь это радиопослания, но информация о Земле и её обитателях была также размещена на космических аппаратах Pioneer 10, Pioneer 11, Voyager 1 и Voyager 2. В этом вопросе особенно интересен гуманитарный аспект, связанный с отбором посылаемой информации (включая изображения и звук).

1960-е гг. были временем активных дискуссий и поисков сигналов внеземных цивилизаций. Проводился ряд встреч и конференций (в нашей стране первое совещание по проблемам SETI прошло в 1964 г. в Бюраканской астрофизической обсерватории). Практически к середине 1970-х гг. все основные идеи в области SETI были уже сформулированы. Большой вклад в развитие проблематики поисков внеземных цивилизаций внесли Иосиф Шкловский в СССР и Карл Саган в США. Книги и статьи этих авторов существенно повлияли на развитие всего направления по исследованию вопросов, связанных с внеземной жизнью.

За полвека в рамках SETI было реализовано около 100 проектов, продолжают создаваться новые проекты. Среди крупных проектов по поиску внеземных цивилизаций можно упомянуть Phoenix («Феникс») и SERENDIP (Search for Extra-Terrestrial Radio Emissions from Nearby Developed Intelligent Populations, Поиск внеземных радиоизлучений от близких развитых цивилизаций). Для наблюдений использовались различные инструменты, в том числе 300-метровая антенна в Аресибо. В настоящее время создаётся проект Allen Telescope Array (Массив телескопов Аллена), который будет состоять из 350 антенн, предназначенных для поиска радиосигналов (42 из них уже работают). Большую популярность получил проект SETI@home, в рамках которого все желающие могут использовать свои домашние компьютеры для распределённой обработки данных, полученных в рамках проекта SERENDIP, с целью поиска в гигантском массиве радиоданных необычных по своим характеристикам радиосигналов. В 2015 г. Юрий Мильнер объявил о начале программы Breakthrough Listen, задачей которой является поиск сигналов внеземных цивилизаций в радио- и оптическом диапазонах. В будущем для нужд SETI будет использоваться и система антенн SKA.

К сожалению, у нас до сих пор не хватает данных для хотя бы примерных оценок распространённости цивилизаций, с которыми мы могли бы установить контакт. На настоящий момент время жизни нашей цивилизации на стадии существования радиосвязи составляет всего лишь чуть более 100 лет, а история радиоастрономии насчитывает и того меньше. Учитывая, что возраст Галактики в сто миллионов раз больше, и в ней находится несколько сотен миллиардов звёзд, можно было бы предположить наличие огромного числа внеземных цивилизаций, уровень развития которых на миллиарды лет опережает наш. Здесь мы имеем дело с «парадоксом Ферми», который сводится к простому вопросу: «Где же они все?» В самом деле, столкнувшись с «великим молчанием Вселенной», мы оказываемся перед непростой проблемой — объяснить, почему технические цивилизации, подобные нашей и более развитые, столь редки. Это может быть связано, например, с исключительными свойствами Земли, с редкостью появления разумной жизни или с недостаточной длительностью стадии, на которой цивилизация способна на межзвёздный контакт и заинтересована в нем.

Для оценки числа внеземных цивилизаций, способных к контакту, в 1961 г. была предложена знаменитая формула (она же уравнение) Дрейка. Она обсуждалась на первой серьёзной встрече (мини-конференции) в Грин-Бэнк по проблеме поисков и контактов с внеземными цивилизациями. Дрейк записал простое уравнение, где ожидаемое количество цивилизаций, способных в настоящий момент к контакту (в первую очередь посредством радиосвязи), оценивалось как произведение семи сомножителей: темп звездообразования в Галактике; доля звёзд, имеющих планеты, потенциально пригодные для жизни (землеподобные планеты в зонах обитаемости); число таких планет в системе; доля планет, на которых появилась жизнь; доля обитаемых планет с разумной жизнью; доля цивилизаций, достигших соответствующего уровня технологии; продолжительность существования цивилизации на технологической стадии, когда возможен контакт.

Первый сомножитель известен достаточно хорошо: в Галактике образуется несколько звёзд в год. В настоящее время благодаря исследованиям экзопланет мы неплохо знаем долю звёзд, имеющих планеты (в том числе землеподобные в зоне обитаемости), и типичное число таких планет в системе. Произведение этих трёх величин по порядку величины равно 1/год. В ближайшие годы или десятилетия, видимо, удастся надёжно оценить долю обитаемых планет среди потенциально пригодных для жизни. Что касается появления разумной жизни, развития технологий и времени существования технических цивилизаций, то здесь существует полная неопределённость — ситуация мало изменилась с 1961 г. Поэтому пока невозможно провести сколько-нибудь надёжную оценку с помощью формулы Дрейка.

По всей видимости, если когда-нибудь мы обнаружим внеземные цивилизации или получим важные результаты в этой области (скажем, сможем получить хорошие оценки для множителей в уравнении Дрейка), то это произойдёт не в результате специализированных поисков в рамках программы SETI, а в результате астрономических изысканий, прежде всего обзоров неба в разных диапазонах и изучения экзопланет.

Рекомендуемая литература

По вопросам происхождения жизни можно порекомендовать недавнюю книгу М. Никитина «Происхождение жизни. От туманности до клетки» (М.: Альпина нон-фикшн, 2016).

По различным аспектам изучения возможности существования жизни во Вселенной можно рекомендовать книгу D. Schulze-Makuch, L. N. Irwin «Life in the Universe» (Springer, 2008).

По ранним аспектам проблемы SETI и истории развития этого направления в 1960–1980-е гг. прекрасным источником является книга Л. М. Гиндилис «SETI: Поиск внеземного разума» (М.: Физматлит, 2004). Отметим, однако, что в ряде мест в книге некритически излагаются лженаучные идеи и модели.

Ряд англоязычных материалов по проблемам существования и поисков внеземной жизни доступен на сайте Национальной академии наук США.

В частности, по теме «Другая жизнь» можно порекомендовать отчёт «Organic life in planetary systems» (2005), в котором обсуждаются различные варианты альтернативной биохимии и предлагаются основные направления по изучению этой темы. Также в этой небольшой книге кратко обсуждаются химические основы земной жизни.

Научно-популярные книги на русском языке с подробным рассказом о разных областях астрофизики и космологии можно начать искать с «Книжного клуба» на сайте «Элементы.ру»

Научно-популярная страница С Б. Попова. Здесь размещены книги, статьи, лекции, записи выступлений на радио и телевидении, календарь научно-популярных лекций и пр., а также сведения об авторе.

Заключение

Однако астрономия замечательна тем, что кроме описаний на страницах книг (с формулами или без), кроме научно-популярных лекций и видеороликов, кроме компьютерных симуляторов и планетариев у всех у нас есть звёздное небо над головой. Даже небольшой телескоп может показать много интересного: кратеры на Луне и кольца Сатурна, спутники Юпитера и россыпи рассеянных звёздных скоплений, разноцветные кратные звёзды и туманность Андромеды. Увиденное своими глазами, уверен, останется у вас в памяти и вызовет ряд вопросов, и вот тогда пригодятся книги и лекции. Но не забывайте сами смотреть на звёзды!
 

Ссылка для цитирования:
Попов С. Б. Поиски жизни во Вселенной // Благотворительная газета «Коротко и ясно о самом интересном» (редактор выпусков Попов Г. Н.). Вып. 135. 2020 г. [url: к-я.рф/135].
 

Спасибо, друзья, за внимание к нашей публикации. Мы были бы вам очень признательны за оставленный отзыв. В наших следующих выпусках будут и другие интересные темы. Напоминаем, что наши партнёры в своих организациях бесплатно раздают наши стенгазеты.
 

Читайте и другие наши выпуски, посвящённые астрономии и космонавтике:

111. Наследники Спутника. 60 самых известных непилотируемых космических аппаратов — межпланетных зондов, посадочных станций и роверов. Материал выпуска подготовлен Северо-Западной межрегиональной общественной организацией Федерации космонавтики России.

109. Как устроена Вселенная? Рассказ астрофизика Сергея Попова о десяти важнейших фактах, лежащих в основе современной картины мира.

108. Главные астрономические открытия. Рассказ астрофизика Сергея Попова о десяти важнейших астрономических открытиях со времён Галилея до наших дней.

91. Подвиг Гагарина. Устройство космической ракеты и порядок взлёта и приземления.

74. Лучшие фотографии космического телескопа Хаббл.

58. «Заправлены в планшеты космические карты». Масштабы Космоса.

51. Сокровища новогоднего неба.

44. Коротко и ясно о метеоритах. Рассказ астрофизика Дмитрия Вибе.

27. Космический дом. Устройство МКС. Рассказ астронавта Европейского космического агентства Франка Де Винне и его жены, журналиста Лены Де Винне.

11. День космонавтики. От крыльев Икара до любопытного марсохода. Один из первых простеньких выпусков.

Ваш Георгий Попов, редактор к-я.рф


Типография «Любавич»

 

Этот выпуск напечатан благодаря дружеской поддержке нашего полиграфического партнёра — типографии «Любавич». Персональное спасибо Дмитрию Степанову.

Говоря о жизни во Вселенной, всегда прежде всего имеется в виду разумная жизнь. Философы и ученые испокон веков были убеждены в том, что есть множество миров, где существует такая жизнь. Ее активные поиски начались с эры космонавтики. Но сегодня фактов, говорящих о наличии где-то в глубинах космоса разумных существ, нет. И что нас ждет на этом пути, неизвестно.

Есть ли жизнь на Земле?

Напрашивается вопрос — может, этот поиск не такое уж простое дело? Возьмем, к примеру, нашу Землю. Еще в 70-е годы известный американский астроном Карл Саган подробно рассмотрел вопрос о возможности наблюдения из космоса за следами человеческой деятельности на планете. Она все время находится в режиме съемки со спутников в различных диапазонах и разрешении. Что интересно, практически на 90% снимков отсутствуют любые признаки «искусственности». За исключением автострад и развязок, мы имеем везде дело с элементами рельефа, растительностью, водными объектами. Площадь городов занимает менее одного процента территории планеты. Предвзятый инопланетный исследователь мог бы легко объяснить все, что видит, проявлениями тектонических и иных внутриземных процессов. Даже военные действия и испытания ядерных боеприпасов можно при желании истолковать естественными факторами. Видим же мы периодические вспышки на Луне, взрывы в атмосфере Юпитера, выбросы вещества на Ио.

В качестве юмористической, но вполне обоснованной версии можно привести рассказ Артура Кларка «Доклад о третьей планете». На Марсе космонавты находят древний манускрипт, в котором марсианские ученые обосновывают крайне малую вероятность появления жизни на их соседке-Земле. Причинами названы повышенная гравитация планеты, наличие химически активного кислорода в атмосфере, фактор озона, не про- пускающего ультрафиолетовое излучение к поверхности, огромная контрастность условий жизни, не дающая возможности биологической жизни приспособиться к этому. Итак, жизни на Земле нет. Сами марсиане в недалеком будущем собираются посетить третью планету, вот только завершат совершенствование ядерных технологий, которые «высвободят безграничную энергию атомного ядра и позволят применить эту грозную силу, чтобы вырваться из цепей нашего мира». Дальше рукопись обрывается…

Вполне возможный итог и для других миров. Может, космос молчит, потому что цивилизации не выдерживают экзамена на зрелость?

Радиотелескоп проекта SETI



SETI поиска

Земные ученые решили, не откладывая дело в долгий ящик, взять поиски разумной жизни во Вселенной в свои руки. Они исходили из следующего: деятельность человека сделала Землю вторым по мощности источником радиоизлучения в Солнечной системе. Если предположить, что все научные исследования и наблюдения базируются на относительно длительных временных отрезках, то инопланетные исследователи отметили бы, что этот поток радиоизлучения приходится исключительно на последние сто лет. Сделали вывод, что цивилизация, идущая по «земному» пути развития и использующая электронные технологии, способна посылать и получать сигналы на универсальной для космоса длине радиоволны 21 сантиметр (частота излучения нейтрального атомарного водорода во Вселенной). В 1960 году с американского радиотелескопа в Грин-Бэнк стали вести поиск возможных сигналов. Объектами поиска стали две звезды «солнечного типа» Тау Кита и Эпсилон Эридана. Так родился проект SETI, чьей основной задачей был поиск сигналов от внеземных цивилизаций. В 1971 году проект стал работать под эгидой NASA. К работам подключились обсерватории других стран. В Советском Союзе проявили серьезное отношение к проекту. Целый ряд институтов подключили к сотрудничеству с ведущими западными центрами. Несмотря на все перипетии холодной войны, астрономы сохраняли высокий уровень отношений друг с другом, что совершенно нехарактерно для других научных сфер.

SETI реализует два подхода к поискам внеземного разума. Первый — искать сигналы внеземных цивилизаций. Рассчитывая на то, что собратья по разуму также будут искать контакт. Основных проблем в этом подходе три: что искать, как искать и где искать. Второй — посылать так называемый «сигнал готовности», рассчитывая на то, что кто-то будет искать этот сигнал. Основные проблемы этого подхода фактически аналогичны проблеме подхода первого за исключением меньших технических проблем.

Каков итог работ сегодня? По мнению многих специалистов, Вселенная молчит. Нет ничего, что говорило бы о наличии сигналов или сообщений с далеких звезд.

Впрочем, может быть, рано отчаиваться. В 1977 году радиотелескоп университета штата Огайо зафиксировал сигнал, идущий от одной из систем созвездия Стрельца, имеющий характеристики (полоса передачи, соотношение сигнал/шум), которые соответствовали в некоторых интерпретациях теоретически ожидаемым от сигналов внеземного происхождения. Импульсы шли через 12-секундный интервал. Началась тщательная проверка. Но сигнал больше не повторился. Гипотезы происхождения сигнала сводятся к двум сценариям. Первый — что в этом секторе космоса зафиксировали прохождение двух комет, излучение водорода с которых могло спровоцировать подобный модулированный импульс. Второй — что сигнал отправили с маяка либо пролетающего корабля с разумными существами. Добавлю, что попытки расшифровать сигнал продолжаются и по сей день. Относительно недавно, 5 января 2012 года, объявили об обнаружении сигнала, который может являться потенциальным кандидатом на радиосигнал внеземного происхождения. Сигнал получили по направлению от экзопланеты (планеты иной звездной системы) KOI 817, для его обнаружения использовали данные орбитального телескопа «Кеплер». Пока окончательного вердикта по вопросу о его природе нет.

Диск-послание Вояджера от землян



О Неизвестном

Великий писатель-фантаст Станислав Лем в одном из своих произведений утверждал: «Среди звезд нас ждет Неизвестное». Возможно, такой подход более реалистичен, чем попытки астрономов решить проблему с наскока. Каков облик внеземной расы, какие факторы говорят о ее разумности? И согласимся ли мы воспринять это нечто разумным? Вспомним произведение Стругацких «Пикник на обочине», где описано соприкосновение, по-другому и не скажешь, двух миров, которое земляне воспринимают как стихийное бедствие, принесшее массу чудес-феноменов, объяснения которым нет. Так же, как и «Солярис» того же Лема, когда через десятки лет земные исследователи, изучая океан далекой планеты, измерив его вдоль и поперек, проанализировав все параметры, так и не смогли воспринять его глубинные основы, лучше сказать, цели. Ибо люди поняли, что имеют дело с разумом. Проведя жестокий эксперимент с рентгеновским излучением, экипаж в ответ подвергся немыслимому испытанию, встрече с давно умершими людьми, несущими огромный груз совести. Очеловечиваясь в общении с людьми, эти проявления помогли людям подступиться к эмоциональному контакту с океаном, поскольку иной оказался невозможен.

Посмотрим на проблему с другой стороны. В конце 50-х годов наблюдается феномен так называемых «неизвестных летающих объектов» — НЛО. Международный геофизический год объявил о запуске искусственного спутника Земли. Обозначился кризис традиционных религий, наука победно шествовала по всем фронтам. Люди стали подсознательно искать нечто, согласующееся с современным уровнем миропонимания, и способное дать надежду на чудо, спасение, смысл существования. Сообщения о блюдцах, тарелках, пришельцах заполонили все СМИ. Возникли мода, эксперты, свои общественные объединения, выступающие «за» и от имени «блюдечников».

Автор статьи далек от солидарности с так называемыми уфологами, но, справедливости ради, должен отметить следующее. С началом космической эры люди больше и внимательнее стали смотреть на небо. Что, безусловно, плюс. В вооруженных силах и космических агентствах ряда стран, включая США и СССР, создали подразделения, отслеживающие все аномальные события и объекты. Все это дало очень много наблюдательной информации, серьезно продвинулись и метеорология, и физика атмосферы. Открыли серебристые облака, атмосферную плазму, молнии-спрайты, многое другое. Впервые зафиксировали явления вихрейторнадо, живущих продолжительное время, кустарников, поднятых ветром и летящих с огромной скоростью на большой высоте и видимых на радарах. Изучение ионосферы и магнитных бурь поднялось на новую высоту.

Но никаких кораблей пришельцев обнаружено не было. Или, как считают уфологи, это является тайной. Есть целая группа мифов о якобы принятых на уровне государственных органов мерах сокрытия визита или контакта инопланетян с землянами. В прессе и сетях ходит история о комитете, созданном президентом США Трумэном под названием «Маджестик-12». Некий аноним прислал в редакцию газеты микрофильмы с документами комитета, где говорилось о принятых мерах после аварии летающих тарелок в штате Нью-Мексико. Все работало на подтверждение правдивости изложенных фактов, включая номера распоряжений президента и дат заседания Совета Безопасности. Только вмешательство известного разоблачителя «блюдечников» астрофизика Дональда Мензела раскрыло суть происходившего. Все документы, относимые якобы к 1947 году, отпечатали на машинке, выпуск которой начался в 60-х годах. Вот наглядный пример тщательной, искусной подделки, над созданием которой работали долго и очень профессионально.

Есть ли основания говорить, что вся эта суета с неизвестными объектами от начала до конца фальшивка? Разумеется, нет. Наблюдения и анализ смогли определить природу не более чем 70 процентов объектов. Может ли быть за ними нечто большее? Вполне. И знать об этом необходимо. Сергей Королев в 1959 году отправил группу исследователей во главе с Алексеем Золотовым к месту падения Тунгусского метеорита. Тогда, да и сейчас жива версия о его искусственной природе. Известно, что в период президентства Ричарда Никсона американцы на переговорах с советской стороной, сначала на уровне экспертов, затем на руководящем уровне, предлагали выработать комплекс взаимных мер в случае обнаружения «неизвестных явлений и феноменов, имеющих внеземное происхождение». Потом, уже в 80-е, такой зондаж со стороны американцев был повторен. Чем он был вызван? Какой был получен ответ от нашей стороны? Информации на этот счет нет.

Выдающийся советский исследователь, позже основатель отечественной уфологии Феликс Зигель считал, что из непреодолимости (для современного человечества) межзвездных пространств вытекает следствие: «Если где-то в Галактике есть другие разумные существа и они когда-то посетили Землю, то их техника заведомо не похожа на ту, которую сегодня использует космонавтика — натужно взлетающие в небо ракеты-носители, пассивные на большем участке космических траекторий полета и многое, многое другое, чем мы гордимся. Науке следует готовиться не только к рядовым, но и к фундаментальным открытиям…»

Неудачи на пути поиска разумных в космосе привели ряд специалистов к идее об уникальности человеческой цивилизации во Вселенной. В оправдание этой точки зрения скажу, что, вероятно, правы фантасты и, скорее всего, мы не встретим подобных себе. Но давайте не забывать, что нам известна лишь крохотная часть космоса. Вплоть до последних лет мы считали, что в общем представляем себе устройство хотя бы нашей Солнечной системы. Но последние открытия повернули все вверх дном: появилось понятие «темная материя», стало ясно, что за орбитой Плутона есть новые непознанные миры в поясе Койпера и Облаке Оорта. Открываются новые экзопланеты, «черные дыры» приблизились к нам. На глазах меняется картина окружающего мира. Будем готовы к неожиданностям.

Как отмечает астроном и член команды SETI Джилл Тартер, стандартный подход к этой проблеме означает лишь поиск обнаруживаемых техносигналов. Таких, как радиопередачи. А это вовсе не поиск инопланетного разума.

Современные ученые рассматривают вопрос о том, может ли искусственный интеллект (ИИ) помочь нам в поисках чужой разумной жизни. И таким образом, о котором мы даже не думали.

«Расшифровка» интеллекта

Поскольку мы говорим о внеземном разуме, полезно помнить, что люди – не единственная разумная жизнь на Земле.

У шимпанзе есть инструменты для развития культуры использования предметов. Пауки обрабатывают информацию с помощью паутины. У китообразных есть диалекты. Ворона понимает аналогии. А бобры – великие инженеры. Но человеческий интеллект, язык, культура и технологии – все это есть только у нас.

разумные животные

Капуцин (Sapajus libidinosus) использует каменный инструмент (T. Falótico). Осьминог (Amphioctopus marginatus) переносит раковину, используя ее в качестве укрытия (Н. Хобгуд). (Wikimedia / Tiago Falótico, Ник Хобгуд), CC BY-NC-SA.

Мы часто представляем внеземную жизнь на основе наших представлений о различиях, которые она должна иметь с нашей. Но эти идеи не универсальны даже на Земле. И вряд ли будут универсальны в межзвездном пространстве.

Если некоторые из нас совсем недавно узнали о существовании нечеловеческого интеллекта на Земле, то какой результат мы можем получить, когда представим себе внеземную жизнь?

В начале 2018 года астрономы, нейробиологи, антропологи, исследователи ИИ, историки и другие ученые собрались для проведения семинара «Decoding Alien Intelligence» в Институте SETI, расположенном в Силиконовой долине. Астробиолог Натали Каброль организовала семинар на базе статьи «Alien mindscapes». Она призывает к использованию новой стратегии работы SETI. И изменению принципов «поиска жизни, поскольку мы ничего об этом не знаем».

В своей статье Каброль задает вопрос – как же заставить SETI отойти от «поиска других версий себя»? И подумать «чуть дальше собственного носа»? И начать поиски другого, отличного от нашего внеземного интеллекта?

Думать иначе

Силиконовая долина славится наличием у ее ученых нестандартного мышления. И это, несомненно, влияет на исследования, проводимые SETI. С тех пор, как правительство США прекратило финансирование программы в середине 1990-х годов идеи, технологии и финансирование Кремниевой долины приобретают для SETI все большее значение.

Например, инструмент Allen Telescope Array Institute Института SETI назван в честь соучредителя Microsoft Пола Аллена. этот человек внес более 25 миллионов долларов США в развитие проекта. В 2015 году технологический инвестор Юрий Мильнер объявил о новом проекте, 10-летней инициативе SETI стоимостью 100 миллионов долларов США.

В настоящее время Институт SETI, NASA, Intel, IBM и другие партнеры занимаются проблемами космической науки. Они делают это в рамках программы исследований и разработок ИИ под названием «Лаборатория развития».

Лучианна Вальковиц, студентка астробиологии из Библиотеки Конгресса, описала один из методов поиска. Он основан на использовании ИИ. Его называют «сигнальный агностический поиск». Его придумали в 2017 году.

Вальковиц пояснила, что суть предложенной ей технологии состоит в использовании методов машинного обучения для просмотра любого набора данных без предопределенных категорий. Вместо этого нужно разрешить исполнительному кластеру распределять данные в свои «естественные категории». Затем программное обеспечение даст нам знать, что именно будет определяться как выбросы от нормы. Эти выбросы и должны стать объектом дополнительных исследований.

Исследователи SETI считают, что искусственный интеллект может быть полезен в их работе. Поэтому они положительно относятся к тому, что машинное обучение поможет им в поисках таких выбросов и различий.

Но успех метода зависит от того, как именно при создании ИИ мы организуем идею поиска разницы.

Внеземной разум. Умнее, чем слизь?

Мышление, происходящее вне нашего мозга также означает мышление вне наших научных, социальных и культурных систем. Но как тогда мы можем его смоделировать?

ИИ используется для поиска симуляций того, как именно исследователи представляют себе инопланетные радиосигналы. Но теперь исследователи SETI надеются, что смогут найти то, что мы никогда раньше не искали.

Грэм Макинтош, консультант по ИИ на семинаре Института SETI заявил, что инопланетяне могут делать то, что мы даже не можем себе представить, используя такие технологии, которые мы даже не думаем искать. ИИ, предположил он, мог бы создать это новое мышление для нас.

Возможно, мы не сможем сделать себя умнее, но, как предположил Макинтош, мы можем сделать машины, которые будут умнее нас.

В своем выступлении на конференции «Прорыв в обсуждении», проходившей в этом году, астрофизик Мартин Риз поделился подобной надеждой. Он считает что использование ИИ может привести к обнаружению «интеллекта, превосходящего людей в той же степени, в которой мы интеллектуально превосходим слизь».

Первый контакт

Если бы мы встретились с внеземной слизью, что бы мы могли предположить об ее интеллекте? Одна из проблем SETI заключается в том, что мы не знаем границ жизни или интеллекта, поэтому мы должны быть открыты для поиска всех их возможных форм.

Мы могли бы найти интеллект в формах, которые исторически игнорировались в евро-американской науке. Это микробные сообщества, насекомые или другие сложные системы. Такие, как симбиотические взаимосвязи растений и грибов в микоризных сетях. Они способны обучаться на собственном опыте.

Интеллект может проявляться в атмосферах или геологии в планетарном масштабе. Или в астрофизических явлениях. То, что кажется фоновым процессом во Вселенной. Или просто часть того, что мы считаем природой, может оказаться интеллектом.

Подумайте только. Самым большим живым существом на Земле может быть гриб Armillaria ostoyae, который встречается в Голубых горах Восточного Орегона! Он может достигать размеров до 10 квадратных километров! И иметь возраст от 2000 до 9000 лет!

Хотя этот гриб может и не выглядит так, как большинство людей представляют себе разумное существо, его существование позволяет нам предполагать о возможных неожиданностях при поиске внеземной жизни и разума. А также о том, что мы можем пропустить их, если они будут находиться прямо под нашими ногами.

Размышления о внеземной жизни приводят к выводу, что нужно иметь четкое понимание того, что все, с чем мы сталкиваемся, может быть первым контактом с разумной жизнью.

Многие люди задумываются над тем, можно ли узнать свое будущее, есть ли Вселенский разум? Если исходить из научных фактов, то да. И это доказано документально, ведь учеными были зафиксированы случаи, когда люди предвидели свое будущее, однако таких счастливчиков крайне мало. Кроме этого, способность видеть будущее не сходится с мироустройством и взглядами людей на мир. И если рассмотреть этот вопрос, то действительно, как могут люди заглянуть в будущее? Здесь просто нет здравого смысла.

Содержание

  1. Несколько версий
  2. Как работает Вселенная?
  3. Подсознание
  4. Поле электрона
  5. Знаки и символы
  6. Можно ли изменить будущее?
  7. Как создается будущее
  8. Эксперименты ученых
  9. Делаем выводы

Несколько версий

Несмотря на все противоречия, люди могут это делать. Можно сделать предположение, что настоящее, прошлое и будущее где-то сходятся и становятся видимыми в определенное время. Также можно предположить, что рядом с нами живут параллельные миры, где люди из высшего мира уже знают, что будет с нами в будущем.

Существует еще известный способ для того, чтобы предсказать свое будущее. Здесь работает только ваш разум, который способен представлять в воображении будущие события. Объясняется этот фактор тем, что человек запоминает свое прошлое, поэтому может выстраивать события будущего, но предположительно. А если наша Вселенная работает по аналогичному методу, то из этого выходит, что только подтверждает наличие Вселенского разума, заполняющего все пространство.

Как работает Вселенная?

Теперь давайте предположим, что вселенная работает, как человеческий мозг, получается, что Вселенский разум существует, а все люди находятся в его зоне действия. А если учесть тот факт, что Вселенский разум знает все о нас и нашей жизни, обо всех событиях, то этот вариант становится самым оптимальным.

Подсознание

Стоит отметить, что наличие Вселенского разума может объяснить соединение будущего, настоящего и прошлого человечества. Вся эта информация находится в поле Вселенной. Сразу возникает резонный вопрос: как человеку брать информацию от Вселенского разума? Для этого необходимо понимать то, что заложено в нашем подсознании. Как считают ученые, подсознание человека выстроено аналогично полю электрона, а электромагнитные явления здесь не работают.

Поле электрона

Через Вселенную тоже проходит поле электрона, которое обладает небольшой мощностью. Из этого следует такое мнение, что при помощи этого поля живет Вселенский разум. Когда человек находится внутри него, то его мозг может получать картинки из будущего, которые хранятся в глобальной информационной системе. Но вместе с тем, вся информация из этого места блокируется разумом человека. Чтобы устранить эту блокировку необходимо просто уснуть. Все дело в том, что в этом состоянии человек видит картины, которые могут сбываться в будущем, их называют вещим сном. Помимо этого, в мире есть такие предсказатели, которые для усиления силы Вселенского разума на протяжении долгого времени используют стеклянные шары, травы, зеркала и прочие магические предметы.

Знаки и символы

Из древних рукописей известно, что раньше в греческих Храмах Аполлона жили служители, которые обладали даром предсказания. Эти предсказатели проходили специальную подготовку для вхождения в транс и развития способностей вещания. Обычно в их речи присутствовали только символы, так как предсказатели были связаны с Вселенским разумом и получали от него картинки будущего. Данная информация воспринимается на подсознательном уровне, поэтому выдаются знаки, символы или образы.

А теперь самое главное, разгадать эти образы и символы очень сложно, а иногда даже невозможно, так как человеческое сознание находится на низком уровне. В итоге получается так: человек начинает понимать пророчество только тогда, когда оно сбылось. Достаточно вспомнить Нострадамуса, который свои пророчества рассказал в зашифрованном виде. На самом деле он ничего не скрывал, просто он писал в том виде, в каком получал информацию от Вселенского разума.

Можно ли изменить будущее?

Если учесть то, что будущее можно предсказать, то получается оно неизбежно. И многие так думают. Однако Нострадамус опроверг эту мысль, так как высказал, что будущее может развиваться по нескольким направлениям. Будущее – это не готовая книга, ведь при желании ее можно трансформировать. Даже малейшая деталь имеет огромное значение в вашей судьбе. Например, представим ситуацию, когда из двух разных мест одновременно выехали два автомобиля. Оба водителя не знают об аварии на дороге, которая случится буквально через 10 минут после выезда. Однако данную ситуацию можно изменить, если один из водителей неожиданно изменит свой маршрут или задержится с выездом.

Однако в реальности, только Вселенский разум знает маршруты водителей, их настроение и путь, который они пройдут. Подсознание одного из них вдруг улавливает сигналы о будущей аварии, поэтому у него появляется чувство беспокойства и тревоги. Или жена второго водителя увидела во сне страшную картину будущей аварии, поэтому уговаривает мужа ехать в другой день. Вот так меняется ваше будущее. Несмотря на это есть вещи, которые не знает даже Вселенский разум. Например, плачевные события не осуществятся из-за случайного гвоздя на дороге.

Как создается будущее

Одновременно с этим ученые считают, что наше прошлое тоже никуда не исчезает, а где-то сохраняется. Все живое на нашей планете оставляет после себя след. В чем смысл этого? Может кому-то прошлое Вселенной помогает в том, чтобы спроектировать будущее. Ведь оно вытекает из прошлого. Наше прошлое и будущее соединены тонкими невидимыми нитями. Поэтому сознание Вселенского разума перерабатывает информацию о прошлом и получает будущее.

Помимо этого, ученые высказывают еще одну теорию о том, что будущее оказывает влияние на настоящие события, именно они помогают ему реализоваться. При желании данное влияние контролируется. Для этого можно попробовать удалить или изменить записи о будущих событиях, находящихся в информационном поле. И если сгенерированная модель будущего исчезнет, то завтрашний день не настанет.

Эксперименты ученых

Такое влияние легко объяснить на экспериментах Рейна. В своих записях ученый высказывал версию о том, что при помощи мыслей можно влиять на выпадение игральных костей, которые выдает специальный автомат. При проведении его опытов было зафиксированы случаи изменения статистики, но эти показатели были нестабильными. Участники эксперимента не могли понять, как при помощи силы мысли можно влиять на игральные кости и их выпадение. По физическим законам объяснить это просто невозможно, так как они не учитывают дополнительную мысленную информацию и ее влияние. Получается, что психические факторы не способны оказывать влияние на физическую составляющую. Однако информация является одной из составляющих частей Вселенной. Сразу возникает вопрос: как перевести мысли в физическое уравнение?

Разберем предположения Рейна. Он считал, что энергия человека создает некое электронное поле, которое влияет на движение игровой кости. Это поле тесно связано с полями электронов, составляющих игральную кость. Благодаря этому они вступают в контакт, после чего кости отклоняются в определенную сторону.

Делаем выводы

Из всего этого получается – существование Вселенского разума не обходится без общего поля электронов, которое проникает вдоль и поперек всей Вселенной. Именно поэтому успех экспериментов будет одинаковым, независимо от удаленности объектов. Вселенная располагает безграничным объемом информации, которую может черпать наше подсознание, находясь на данном уровне.

Чтобы расширить потенциал своего подсознания, нужно увеличить электронное поле Вселенского разума. То есть самостоятельно создать некую машину времени, благодаря которой люди смогут получать интересующую информацию из Вселенной, а также принимать участие в событиях будущего и прошлого. Единственный минус этого – путешествие во времени способно изменить человеческий разум. Как утверждают ученые, после таких достижений люди не захотят возвращаться в свою жизнь, а история человеческой цивилизации после этого закончится и начнется новая эра.

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
  • Как через вольтметр найти силу тока
  • Как найти нормальную девчонку
  • Word как найти закладку
  • Как составить get запрос
  • Как найти ширину параллелепипеда если знаешь объем