Как найти внеземную жизнь

На данный момент ничего живого на других планетах мы ещё не обнаружили: астробиология так и остаётся наукой без объекта. Но изучение различных организмов на старой-доброй Земле уже сегодня может многое сказать нам о том, чего следует ожидать от жизни, с которой мы встретимся в космических просторах. За последние сто лет открытия биологов существенно изменили наши представления о понятии живого. Теперь мы знаем, что жизнь гораздо сложнее и многообразнее, чем нам казалось раньше.

Пустыни, космос, океан

В конце 1970-х годов настоящий переворот в биологии произвело открытие бактерий-термофилов, которые не нуждаются в солнечном свете и могут обитать в глубине океана, создавая целые подводные экосистемы. Эти бактерии живут вблизи геотермальных источников, где вода близко соприкасается с мантией. Температура в таких источниках может достигать 350° C. Бактерии-экстремофилы, в отличие от большинства других видов, получают свою энергию не от солнца, а от растворённых в воде металлов. Этими бактериями питаются черви и моллюски, а тех, в свою очередь, поедают более крупные хищники. Открытие удивило даже самих учёных.

Поиск жизни в космосе: как, зачем и к чему может привести

4 октября 1957 года в 22:28 по московскому времени мир изменился навсегда. В ту ночь многие жители Земли могли видеть в ясном небе необычный след, а миллионы радиолюбителей в СССР прильнули к радиоприёмникам, с замиранием сердца слушая сигналы «БИП, БИП, БИП» на частоте 40 МГц.

То был запуск первого в истории искусственного спутника ПС-1. Событие стало эпохальным: СССР получал единодушные поздравления из всех стран мира. Словно бы человечество на миг объединилось, и не было социализма и капитализма, дипломатических конфликтов и военных альянсов.

Дальше американцы, разумеется, осознали, что начинается новая гонка — на этот раз космическая. И в 1958 году правительство США создало National Aeronautics and Space Administration — сокращённо NASA. Но пока человечество соревновалось, кто первым выйдет в открытый космос (Леонов) или высадится на Луне (Армстронг), почти у всех возникал вопрос: если мы мечтаем о космических путешествиях и колонизации неизвестных планет, то может быть, мы всё-таки не одиноки во Вселенной? И где-то в сотнях световых лет есть и другие цивилизации, которые уже научились путешествовать и ищут нас?

Давайте посмотрим в статье, что человечество уже предпринимало для обнаружения внеземных форм жизни, что из этого получилось и пофантазируем, что будет, если мы всё-таки найдём инопланетян.

---

Начать хочется со слов великого фантаста Рэя Бредбери, которые он написал после запуска искусственного спутника ПС-1:

В ту ночь, когда Спутник впервые прочертил небо, я глядел вверх и думал о предопределённости будущего. Ведь тот маленький огонёк, стремительно двигающийся от края и до края неба, был будущим всего человечества. Я знал, что хотя русские и прекрасны в своих начинаниях, мы скоро последуем за ними и займём надлежащее место в небе. 

Тот огонёк в небе сделал человечество бессмертным. Земля всё равно, не могла бы оставаться нашим пристанищем вечно, потому что однажды её может ожидать смерть от холода или перегрева. Человечеству было предписано стать бессмертным, и тот огонёк в небе надо мной был первым бликом бессмертия.

Как люди искали пришельцев

В 1959 году появилась общая программа SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence), которая пыталась найти следы инопланетной формы жизни. А вслед за ней — METI (Messaging to Extraterrestrial Intelligence). Это другой параллельный подход, в котором человечество не ищет, а пытается передавать послания пришельцам. Посмотрим, как развивались события и к чему человечеству пришло за 60 с лишним лет. 

SETI — Поиск внеземного разума

Конечно, есть так называемая теория палеоконтакта, согласно которой пришельцы уже много раз вступали с человечеством в контакт. В качестве аргументов приводятся некоторые наскальные изображения, каменные таблички и фрески, на которых наши праотцы якобы изображали пришельцев. Например, рисунки в долине Валь-Камоники (Италия), которые начали рисовать ещё с неолита (5500-3300 гг. до н.э.) и продолжали вплоть до Железного века (примерно 1-е тысячелетие до н.э). Получились довольно симпатичные комиксы.

Другой пример — это знаменитые Абидосские иероглифы, обнаруженные в одном из залов поминального храма фараона Сети I. Некоторые «уфологи» поспешили принять их за изображения вертолёта, подводной лодки, дирижабля и планера. Однако экспертиза показала, что это совсем не изображения. Просто сначала Сети I повелел написать одно, а когда он умер — его сын Рамсес II повелел заштукатурить старую писанину про отца и написать уже про себя любимого. Со временем штукатурка обвалилась, и появились такие странные рисунки. 

Подобных исторических примеров очень много. Чаще всего объяснения им вполне прозаичное, но многие конспирологи успешно используют их для объяснения своих псевдонаучных теорий. Не будем уподобляться им и поговорим о более задокументированном подходе.

Всё началось в 1959 году, когда в старейшем научно-популярном журнале Nature вышла статья астрофизиков Джузеппе Коккони и Филиппа Морриса Searching for Interstellar Communications. Авторы предположили, что радиотехнологии дают человечеству возможность и принимать, и передавать сообщения, которые может расшифровать достаточно развитая цивилизация. При этом радиоволны распространяются с максимально возможной скоростью света, что позволяет компенсировать огромные расстояния. Но на какой частоте должна вестись передача мощными радиотелескопами? 

Была предложена частота 1420 МГц, потому что она эквивалентна длине волны света 21 см, которую излучает атом водорода при переходе из возбуждённого в стабильное состояние. А так как водород — самый распространённый элемент во Вселенной (более половины массы межзвёздного вещества), то и шансы на успех несколько повышаются, за счёт снижения уровня помех радиоспектра. Астрономы даже называют частоту 1420 МГц радиолинией нейтрального водорода, и выбрали ее как универсальную величину для поиска внеземных цивилизаций. 

В 1960 году на сцене появляется один из главных вдохновителей и участников SETI — астроном Фрэнк Дональд Дрейк. Он инициировал проект «Озма», названный в честь принцессы, из книг Фрэнка Баума про страну Оз. Цель: использовать радиотелескоп «Тател», построенный в 1959 году в лаборатории «Грин Бэнк» в Западной Вирджинии, и получить сигналы от планет Тау Кита и Эпсилон Эридана. 

Обе звезды находятся на относительно небольших расстояниях 12 и 10,5 световых лет соответственно, и наиболее приближены по конфигурации к нашему Солнцу. Логично, что если в их районе есть жизнь, то обнаружить ее будет проще, чем в более отдалённых системах. За четыре месяца записали 150 часов радиосигналов, однако никаких следов внеземных сигналов не обнаружили. Были и курьёзы: 8 апреля 1960 года на записи появился неожиданный сигнал, который на поверку оказался пролетающим самолётом. 

К слову, был проведён ещё второй эксперимент, названный «Озма II», в той же обсерватории Грин Бэнк под руководством учёных Бенджамина Цукермана и Патрика Палмера. В ходе работ, продолжавшихся с 1973 по 1976 год, было исследовано уже более 650 ближайших звёзд, однако тоже ничего не обнаружили.

Большая часть финансирования шла из частных средств, чего было явно недостаточно. В 1971 году НАСА решило взяться за дело всерьёз и запустило проект «Циклоп». В научно-исследовательском центре НАСА в Маунтин Вью, группа учёных, возглавляемая Бернардом Оливером, разрабатывала идею интегрированной сети из 1500 радиотелескопов, которые бы были плотно установлены на участке диаметром 16 км и непрерывно сканировали космическое пространство в радиусе 1000 световых лет. Это позволило бы охватить не менее миллиона солнцеподобных звезд, в системах которых могла быть жизнь.

Проект «Циклоп» оценивали в 10 млрд долларов, а реализовать его должны были в течение 20 лет. Однако он так и остался на бумаге — слишком уж велики были затраты, которые лучше было пустить на изучение Луны или Марса. Однако были и интересные выводы: например, учёные предположили, что не стоит зацикливаться на частоте 1420 МГц, а рассмотреть еще частоту 1,662 МГц, соответствующая излучению рассеянных в космосе гидроксилов OH.

Параллельно к исследованию подключился университет Огайо, который в 1970-х годах тоже искал признаки внеземной жизни. И неожиданно 15 августа 1977 местный радиотелескоп «Большое ухо» зафиксировал сильный радиосигнал на рабочей частоте 1420 МГц, зарезервированной в радиодиапазоне США. То есть это не мог быть какой-то земной объект. 

Ширина сигнала составляла не более 10 кГц и длилась порядка 72 секунд. Дело в том, что телескоп был статичным, и сканировал пространство за счёт вращения Земли. С учётом угловой скорости этого вращения и ограниченной ширины зоны приёма антенны определённая точка небосвода могла наблюдаться в течение как раз 72 секунд. Предполагаемое направление —  созвездие Стрельца.

Однако дальнейшие попытки обнаружить ещё раз этот сигнал, который вся мировая пресса назвала «Wow!», не увенчались успехом. Ни на следующий день, ни на протяжении ещё 2-х десятилетий. Что это было, до сих пор остаётся загадкой. Предполагают, что это след кометы 266P/Christensen. Однако тогда бы сигнал всё равно пеленговали бы на следующий день, с небольшим смещением. Так что вопрос остаётся открытым.   

В 80-е годы SETI столкнулась с недостатком финансирования государства (что ни удивительно — результатов не было), и астрономы-энтузиасты решили сосредоточиться на частном финансировании. В 1984 году появился SETI Institute — некоммерческая организация, полностью свободная от налогов, на базе исследовательского центра в Маунтин Вью. В 1995 году институт запустил масштабный проект «Феникс», целью которого было масштабное исследование звёзд, похожих на Солнце. Возглавила проект астроном Джилл Картер. Работы начались в феврале 1995 года и изначально задействовали два мощных радиотелескопа:

• В лаборатории Паркса (Австралия), крупнейший в южном полушарии, с диаметром антенны 64 метра. Запущен в работу в 1961 году и стал одним из трех радиотелескопов, которые приняли сигнал с Луны от команды Нила Армстронга в 1969 году и транслировали телевизионную картинку;

• Уже известный нам радиотелескоп Грин Бэнк, который астроном-первопроходец Дрейк использовал в первом SETI проекте «Озма». Правда, его диаметр значительно увеличили с 26 до 100 метров — он исследовал северное полушарие. 

Позже к участию также привлекли телескоп Аресибо (Пуэрто-Рико), про который мы ещё поговорим ниже. 

К 2004 году было просканировано более 800 звёзд в радиусе 200 световых лет. Причём исследования не ограничивались частотой 1420 МГц, а велись в диапазоне от 1000 до 3000 МГц. Но к сожалению, никаких результатов также получить не удалось. 

Тогда SETI-Institute понял, что нужно расширяться ещё больше. Для этого он совместно с Калифорнийским университетом в Беркли построил на частные средства радиотелескоп Allen Telescope Array. Он представляет собой 42 спутниковых антенны по 6 метров в диаметре каждая, расположенных в горах к северо-востоку от Сан-Франциско. И дополнительно к исследованиям привлекались мощные орбитальные телескопы, такие как «Кеплер», «Хаббл», «Спитцер» и «Гершель».

Но чтобы обрабатывать такой огромный массив данных, нужны были серьёзные вычислительные мощности. И чтобы решить проблему дополнительно финансирования, родилась идея проекта SETI@home. Суть в том, что есть добровольцы, домашние компьютеры которых не всегда задействуются на 100%. Они устанавливают специальную программу, получают часть данных из Интернета, обрабатывают их и передают результаты обратно по сети. 

Проект запустили в 2000-м году, и он успешно просуществовал вплоть до 2020 года. За это время в нём приняли участие порядка 1,8 млн пользователей и помогли обработать колоссальный объём данных, с чем не справился бы ни один суперкомпьютер того времени. За это время было найдено несколько «интересных» сигналов: например, в 2003 году SHGb02+14a, а в 2012 году — сигнал от экзопланеты KOI-817. Однако всё это больше напоминало случайные космические шумы, и за 60 лет SETI не зафиксировал осмысленных сообщений из серии: «Мы вас видим — скоро увидимся!». Как сказал астроном Питер Бэкус: «Судя по всему, если у нас и есть соседи, то они очень тихие».

Кстати, в СССР тоже старались не отставать от западных коллег. И в 1966 году появилась «Специальная астрофизическая обсерватория», которая должна была заниматься фундаментальными исследованиями космоса. В частности, поиском сигналов от внеземных цивилизаций. Для этого в 1974 году завершили строительство самого большого радиотелескопа в мире — РАТАН-600, с диаметром кольцевой антенны 576 метров. Однако даже на этом уникальном аппарате зафиксировать инопланетных сигналов не удалось.

METI — Послания внеземному разуму

Но, кроме активного поиска радиосигналов, люди логично полагали, что для того, чтобы дверь открыли, в неё нужно для начала постучаться. Поэтому предпринимались многочисленные попытки отправить послания братьям по разуму.

Первое официальное сообщение внеземным цивилизациям было отправлено 19 ноября 1962 году из Центра Дальней Космической Связи неподалёку от Евпатории. Сама станция представляла собой две площадки: первая — в районе села Витино (приёмная), вторая — в районе пос. Заозёрное (передающая). Между площадками было около 10 км, чтобы мощное передающее оборудование не влияло на чувствительный приёмник. Для передачи и приёма использовались антенны АДУ-1000.

Послание состояло из трёх слов: «Мир, Ленин, СССР», отправленных азбукой Морзе в сторону поверхности Венеры, чтобы проверить возможности установки (но понятно, что сообщение могут увидеть и внеземные формы жизни). Длина волны составляла 39 см. С момента отправки сообщения до момента приёма отражённого сигнала прошло 4 минуты 32,7 секунды.  Сейчас это самое старое сообщение, по расчётам учёных, движется в сторону звезды HD 131336 в созвездии Весов, и достигнет его примерно через 750 лет. 

Следующее межгалактическое послание было отправлено спустя 12 лет, 16 ноября 1974 года из обсерватории Аресибо (Пуэрто-Рико), про которую мы уже говорили выше. Сообщение с длиной волны 12,6 см было направлено в сторону звёздного скопления в созвездии Геркулеса, находящегося на расстоянии около 25 000 световых лет от Земли. Оно длилось 169 секунд и содержало следующую информацию в матричном представлении:

• Числа от одного до десяти в двоичной системе.

• Атомные числа водорода, углерода, азота, кислорода и фосфора.

• Молекулярные формулы дезоксирибозы, фосфата и азотистых оснований — нуклеотидов ДНК.

• Количество пар нуклеотидов в геноме человека  — число 4 294 441 822.

• Информация о среднем росте человека (176,4 см) и популяции (4,2 млрд. на момент отправки).

• Информация о количестве планет в Солнечной системе (Солнце и 9 планет), а также адресе отправки — 3-я планета, Земля.

• Диаметр передающей антенны.

Авторы сообщения: хорошо уже знакомый нам Франк Дрейк и его коллега — Карл Саган, популяризатор SETI и METI, астрофизик и писатель. Многие учёные подвергли критике сложность и форму передачи сообщений, однако вряд ли кто-то воспринимал его всерьёз — 25 000 лет человечество вряд ли будет ждать. Скорее это сообщение, как и в случае советских учёных, проверяло технические возможности станции. 

Следующие осознанные радиосообщения были отправлены спустя 25 лет, в 1999 году, из уже знакомого нам Центра Дальней Космической Связи в Евпатории. Это были целые серии сообщений (т.н. Cosmic Call), направленные к разным звёздам, на которых потенциально могла быть жизнь по тем или иным признакам. Структура сообщений было подобна сообщения из Аресибо, но содержала намного больше информации: например, по астрономии, биологии и географии, а также короткие приветственные послания разных жителей. Расчётное время доставки сообщений — от 30 до 70 лет, в зависимости от расстояния до звёзд. Остаётся только ждать.

Но помимо радиосообщений, человечество решило передать что-то более вещественное. Поэтому когда в 1972 году НАСА запустил аппарат «Пионер-10», а в 1974 году — «Пионер-11», для изучения Юпитера и Сатурна, к ним решили прикрепить специальные пластинки из анодированного алюминия с посланиями. Выглядело это примерно так:

Кроме очевидных изображений мужчины и женщины на фоне аппарата, на ней также были показаны:

• состояния атома водорода — причём расстояние между ядрами равнялось 21 см (длина волны универсального радиосигнала для общения). И это же число является масштабной линейкой для нахождения других линейных величин на пластинке.

• расположение планет Солнечной системы с маршрутом «Пионера»;

• хитрая карта, которая позволяет вычислить расположение Земли и время запуска. Правда, большая часть обычных ученых, которая критиковала послание, не смогла этого сделать

Сейчас аппарат «Пионер-10» продолжает двигаться в сторону Альдебарана, и если с ним ничего не случится, то эти послания попадут к звезде примерно через 2 млн лет. 

В целом, проблема пластинок «Пионера» заключалась в том, что на минимально возможной площади пытались уместить очень много информации. Из-за этого их читаемость терялась, что прекрасно понимали их авторы — все те же Карл Саган и Фрэнк Дрейк. Поэтому когда в 1977 году НАСА запустило знаменитые «Вояджеры», то снова обратилось к ним, и те вышли из ситуации более оригинально.

Для послания изготовили граммофонную пластинку, которую покрыли золотом, чтобы предотвратить эрозию под воздействием космической пыли. По сути, альтернативы на тот момент не было — никакая магнитная лента не выдержит воздействия космической радиации, равно как и микрофильм. На пластинку записали: 

• приветствия на 55 языках, в том числе на древних шумерском, хеттском и арамейском; 

• 27 музыкальных произведений, включая этническую музыку разных народов, классику (Бетховен, Моцарт, Бах, Стравинский), джаз в исполнении Луи Армстронга и зажигательный рок-н-ролл Чака Берри;

• набор разных звуков, таких как человеческие голоса, шаги, журчание воды, смех ребёнка и так далее;

• 116 изображений, которые закодированы на звуковых дорожках. По сути, создатели превратили пластинку в своеобразную дискету с аудио и фотоматериалами. Подробнее как это делалось, можете прочитать тут.  

А чтобы всё это можно было расшифровать, её поместили в алюминиевый футляр и внутрь вложили ещё одну пластину с инструкцией, как воспроизвести пластинку, и граммофонную иглу. Вот как это выглядело:

На текущий момент «Вояджеры» уже давно покинули пределы Солнечной системы. Но, как ни странно, с ними до сих пор есть связь — например, в ноябре 2017 года двигатели «Вояджера-1» были успешно запущены после 37 лет простоя. Это нужно было сделать для корректировки ориентации антенны на Землю. Ожидается, что связь с ним пропадёт только к 2030 году, когда распад радиоизотопного элемента станет слишком значительным, и мощности не хватит для поддержания модуля связи.

На самом деле «Вояджеры» стали идеальными почтальонами, потому что изначально предназначались для исследования отдалённых планет Солнечной системы. Спустя 45 лет они продолжают свой полёт и, возможно, всё-таки найдут своего адресата. На сайте НАСА можно посмотреть местоположение аппаратов в реальном времени.

Парадокс Ферми и уравнение Дрейка

Шёл 1950 год, и жарким летом в кафетерии Лос-Аламосской лаборатории, в которой до этого разработали атомную бомбу, собрались трое учёных: Эдвард Теллер, Эмиль Конопински и Герберт Йорк. В какой-то момент к ним подсел один странноватого вида человек, по совместительству Нобелевский лауреат по имени Энрико Ферми. За столом начался спор по поводу того, есть ли жизнь во Вселенной, кроме нашей. Поначалу шутливый разговор стал более серьёзным.

И в этот момент Ферми сформулировал простой и ясный вопрос — передадим суть разговора: «В радиусе 100 световых лет есть множество планет, пригодных для жизни в нашем понимании. А нашей Вселенной уже 14 млрд лет, и за это время в ближайшем пространстве должна была появиться хотя бы одна высокоразвитая цивилизация, которая как-то проявила бы себя. Например, радиосигналами, которые мы можем улавливать, или отправила бы зонды или корабли, видимые нами в телескопы. Но если инопланетяне существуют, чего же мы их не видим?». Этот вопрос вошёл в историю как парадокс Ферми, и до сих пор многими воспринимается весомым аргументом в спорах о поиске внеземной жизни.

Но с этим были согласны не все. Самыми ярыми противниками этого утверждения стали наши старые знакомые-астрономы: Карл Саган и Фрэнк Дрейк. Последний в 1960 году даже вывел специальное уравнение, которое позволяет оценить количество внеземных цивилизаций, готовых по уровню развития вступить с нами в контакт прямо сейчас. Вот как оно выглядит:

Хотя на самом деле уравнение имеет пока достаточно малое практическое применение — по сути современный уровень развития науки позволяет более-менее точно знать только величины R (количество звёзд, образующихся в Галактике) и fp (доля звёзд, которые обладают планетами). Все остальные параметры стали предметом ожесточённых споров как сторонников SETI и METI, так и их противников. Вот какие цифры подставлялись, чтобы обосновать, что есть N=1 цивилизация, готовая к контакту:

Например, Карл Саган считал, что эти цифры занижены, и что N значительно больше 1. Когда с этими математическими выкладками согласились сотни энтузиастов, поиск внеземного разума стал делом решённым — SETI и METI стартовали. И как мы уже видели выше, поиск «успешно» продолжается уже 60 с лишним лет — на него тратятся десятки миллиардов долларов, и многие свято верят, что мы всё-таки неизбежно найдём братьев по разуму. 

Так что же будет дальше

Но несмотря ни на что, человечество не сдаётся: возможно, инопланетяне могут общаться с нами посредством лазерных сигналов (так называемое FSO — free-space optics), на совсем других частотах радиосигналов или ещё другими, малоизученными современной наукой способами. Поэтому мы продолжаем изучать и собирать данные.

Например, 25 декабря 2021 году был успешно запущен очередной супер телескоп «Джеймс Уэбб» — самый современный на сегодняшний день. Он способен обнаруживать относительно холодные экзопланеты с температурой поверхности до 300 К (что соответствует средней температуре на Земле) в радиусе 15 световых лет, наблюдать за планетами-карликами с массой менее 0,3 от массы Юпитера, изучать водные миры на спутниках планет-гигантов и многое другое. Стоимость проекта — 10 млрд долларов, которые выделили космические агентства 17 стран мира.

А 18 апреля 2018 года на орбиту был выведен телескоп TESS, при помощи ракетоносителя Falcon 9 компании SpaceX. За 4 года исследований телескоп уже нашёл около сотни подтверждённых экзопланет, на которых возможно зарождение жизни. Другими словами, массив данных о космическом пространстве с каждым годом все возрастает, и все верят в успех программы SETI. Пожелаем человечеству удачи.

Но давайте посмотрим на это ещё с другой, более фантастической стороны: а что же будет, если мы всё-таки найдём инопланетян и установим с ними контакт? И тут уместно замечание Стивена Хокинга, который допускал внеземную форму жизни, однако предостерегал от встречи с ней.

Допустим, что нас обнаружили и прилетели «на огонёк». Очевидно, что эта цивилизация сможет преодолевать огромные космические расстояния и по уровню развития будет сильно опережать человечество. Но кто сказал, что они такие уж миролюбивые? Обратимся к истории, когда Колумб высадился в Америке и нашёл там аборигенов. Продвинутые конкистадоры за какие-нибудь пару сотен лет активного мародёрства сумели поживиться ценными ресурсами, заодно убив тысячи местных жителей. А защититься копьями и стрелами против армии с мушкетами и пушками было невозможно. Так может, нас ожидает такая же участь? И успех программ SETI и METI просто выпустит джинна, которого мы не сможем остановить?

На тему контакта с пришельцами есть огромное множество научно-фантастических произведений. Например, такие романы, как «Война миров» Герберта Уэллса (как раз про агрессивный контакт, которого боялся Хокинг) и «Глас Господа» Станислава Лема (потрясающая книга, сюжет которой построен на программе SETI). Или фильмы, среди которых особенно выделим «Контакт» Роберта Земекиса — снятого, кстати, по одноимённому произведению Карла Сагана. 

Но сколько бы хитроумных сюжетов не придумали фантасты, есть ещё и другая мысль, более прозаичная, на которой книгу не построить. А может быть, инопланетяне уже давно нас заметили? Но посмотрев на то, как мы столетиями истребляем друг друга ради ресурсов, а не выживания, решили игнорировать таких соседей. И возможно, отсутствие контактов с инопланетянами — это лучшее доказательство того, что внеземной разум всё-таки существует?

Делитесь в комментариях, что вы думаете по поводу внеземного разума: стоит ли человечеству стараться дальше или пора остановиться, от греха подальше?

---

НЛО прилетело и оставило здесь промокод для читателей нашего блога:

— 15% на все тарифы VDS (кроме тарифа Прогрев) — HABRFIRSTVDS.

Технологии

NASA (Национальное управление США по воздухоплаванию и исследованию космического пространства) прогнозирует, что мы найдем жизнь за пределами нашей планеты и, возможно, за пределами нашей солнечной системы в течение ближайших 20-50 лет.

Но где именно, какой вид жизни и кто вступит в контакт с инопланетянами? Поиск не будет легким, однако эти вопросы в теории постоянно не могут находиться. Вот 10 вполне реальных способов поиска внеземной жизни.

Будущее человечества

Представьте себе, что когда-то мы проснемся уже не одинокими во времени и пространстве. Ведь в наших силах сделать открытие, которое изменит мир навсегда.

При помощи использования уже имеющихся технологий, ученые NASA прогнозируют, что мы найдем инопланетную жизнь в галактике Млечный Путь в течение ближайших 20 лет.

Космический телескоп «Кеплер» помог ученым найти тысячи экзопланет (за пределами Солнечной системы). При помощи отражаемого света «Кеплер» обнаруживает планету.

По уже имеющимся данным ученые насчитывают только в нашей галактике 100 млн. планет, на которых потенциально возможна внеземная жизнь.

В скором времени (к 2018 году) планируется запуск телескопа Джеймс Вебб (James Webb Space Telescope). Этот телескоп будет искать в атмосфере планет газы, которые способствуют генерации жизни. Конечно, главной целью является поиск планеты похожей на Землю.

Будут ли инопланетяне с интеллектом?

Телескоп Джеймс Вебб и его приемники будут искать биологические сигналы в атмосферах экзопланет. Это, прежде всего, касается воды, кислорода и углекислого газа. Однако даже если такие составляющие обнаружатся, будет ли там жизнь с интеллектом, мы не знаем.

Жизнью на чужой планете могут оказаться одноклеточные организмы, такие как амебы, а не сложно структурные существа, которые смогут с нами общаться.

Также следует отметить, что мы ограничены в наших поисках новой жизни из-за предрассудков и недостатка воображения. Многие люди предполагают, что новая жизнь должна быть основана на углеродных соединениях таких же, из каких, и мы состоим. Это наше стандартное мышление.

На Марсе будет жизнь?

В настоящее время на Марсе слишком холодно для размещения жидкой воды и жизнеобеспечения.

Но марсоход NASA Опортунити Роувер (Opportunity Rover), который собирает и анализирует камни на Марсе, показал, что около 4 млрд. лет назад на планете была свежая вода и грязь. Именно благодаря таким находкам можно утверждать, что на Марсе была жизнь.

Читайте также: Какими должны быть инопланетяне с точки зрения науки?

Помимо этого, возможно, жизнь теплилась на высоком вулкане, горе Арсия. Около 210 млн. лет назад этот вулкан извергался под огромным ледником. Тепло вулкана вызвало таяние льда, образовав озеро в леднике, похожее на жидкие пузырьки в частично замороженном кубике льда.

В озере довольно долго может существовать микробная жизнь, которая там формируется.

Возможно, некоторые простейшие организмы на Земле смогут выжить на Марсе.

Метаногены, например, используют водород и диоксид углерода с образованием метана. Метаногенам не нужен кислород, органические питательные вещества или свет. Они способны выжить при экстремальных температурах, таких как наблюдаются при марсианских циклах замораживания-оттаивания.

Поэтому, когда ученые обнаружили метан в атмосфере Марса в 2004 году, то стали сомневаться, что метаногены еще живы на планете.

Ученые из NASA обеспокоены, что при полетах на Марс люди способны перевести микроорганизмы с Земли. Потому как это может затруднить понимание, возникла ли эта форма жизни на Марсе или нет.

Поиск жизни на Европе

НАСА планирует запустить экспедиционную миссию в 2020-х годах на Европу, один из спутников Юпитера. Одним из приоритетов миссии является определение обитаемости поверхности планеты и места посадки космических кораблей. В дополнение NASA ищет жизнь (возможно интеллектуальную) под толстой ледяной поверхностью спутника.

В интервью одной из популярных английских изданий (The Guardian) ученый NASA доктор Эллен Стофан сказал: «Мы знаем, что есть океан под этим ледяным слоем. Из трещин в южной полярной области даже просачивается вода. По всей поверхности наблюдается какая-то оранжевая органика, мы очень хотим выяснить ее происхождение».

Космический корабль, который направляется к Европе, может пролететь несколько раз по орбите планеты и, возможно, через место, где наблюдается скопление воды. Это позволит ученым собрать информацию о составе внутренних слоев Европы без риска и высокой стоимости посадки космического корабля.

Однако любая миссия не должна подвергать корабль и инструменты на нем опасности воздействия окружающей среды и высокой радиации.

Также NASA хочет предостеречь Европу от загрязнение организмами, привозимыми с Земли.

Поиск экзолун

До сих пор наши космические исследователи не были технологически ограничены в поисках жизни за пределами Солнечной системы на экзолунах (луны на орбитах экзопланет). Но физики из Университета Техаса считают, что нашли способ обнаружения экзолун по радиоизлучениям.

Это может значительно увеличить количество планет, на которых будет обнаруживаться чужеродная жизнь. Используя знания радиоизлучений, вызванных взаимодействием магнитного поля Юпитера и Луны, эти ученые экстраполировали формулы для поиска радиоизлучений экзопланет.

Они также считают, что альфвеновские волны (рябь плазмы, вызванная взаимодействием магнитного поля планеты и ее луны), могут помочь нам определять экзолуны.

В нашей Солнечной системе у спутников, таких как Европа и Энцелада (спутник Сатурна) есть потенциал для поддержания жизни на основе расстояния их атмосферы к Солнцу и возможного существования воды на поверхности.

Но как наши радиотелескопы станут более мощными и продвинутыми для изучения далеких планет, ученым еще предстоит выяснить.

В настоящее время две экзопланеты с возможными экзолунами являются основными кандидатами для особого изучения: Глис (Gliese 876b, примерно 15 световых лет от Земли) и Эпсилон Эридана б (Epsilon Eridani b, примерно 11 световых лет от Земли).

Обе являются газовыми гигантами (как и большинство уже обнаруженных экзопланет).

Также следует отметить, что любые орбитальные экзолуны могут потенциально поддерживать жизнь.

Загрязнения на живой планете

До сих пор ученые искали внеземную жизнь, глядя на экзопланеты богатые газами, такими как кислород, углекислый газ и метан. Однако поскольку телескоп Вебб в состоянии обнаружить озоноразрушающие хлорфторуглероды, то некоторые исследователи теперь предлагают за счет промышленных загрязнений найти внеземную жизнь.

В то время как мы надеемся обнаружить инопланетные цивилизации, которые все еще живы, возможно, следует искать увядшие, исчезающие культуры. Некоторые исследователи-ученые считают, что лучший способ узнать есть ли жизнь на определенной планете: искать аналог антропогенных загрязнений в атмосфере.

Если телескоп Вебб обнаружит загрязняющие вещества, которые находятся длительное время на определенной экзопланете, то наверняка там будет существовать цивилизация.

Но такой метод имеет свои ограничения: телескоп Вебб пока может различить лишь пятна загрязняющих веществ на чужой планете, вращающейся вокруг белого карлика (остаток мертвой звезды, размером примерно с наше Солнце).

Мертвые цивилизации, скорее всего, будут уже на полностью мертвых звездах. Поэтому для поисков активной загрязненной жизни, возможно, придется ждать, пока наши технологии станут более продвинутыми.

Океаны как сигнал жизни

Чтобы определить, какие планеты могут поддерживать разумную жизнь, ученые, как правило, сосредотачивают свои компьютерные модели на атмосферах планет в обитаемой зоне звезды. Но новые исследования показывают, что такие модели должны быть также и фактором влияния крупных океанов.

Исследователи готовы использовать Солнечную систему в качестве примера. Земля имеет стабильную среду, которая поддерживает жизнь, но Марс, который находится на краю нашей обитаемой зоны, заморожен. Он имеет температуру, которая может колебаться более чем на 100 градусов по Цельсию (212 ° F).

Рядом есть Венера, также находящаяся на краю Солнечной системы, но при этом она горит и пылает.

Ни одна из рядом находящихся планет потенциально не может поддерживать разумную жизнь. Но в принципе эти звезды могут содержать у себя микроорганизмы, которые способны выжить в экстремальных условиях.

Что интересно и Земля, и Марс, и Венера в настоящее время имеют свои океаны.

Дэвид Стивенс из Университета Восточной Англии говорит: «Океаны имеют огромный потенциал для управления климатом. Они полезны, потому что заставляют температуру поверхности реагировать очень медленно на сезонные изменения солнечного тепла. И они помогают обеспечить плавные колебания температур по всей планете, сохраняя допустимые уровни».

Вот почему Стивенс считает, что мы должны учитывать наличие океанов в атмосферных моделях при поиске внеземной жизни.

Особые планеты

Экзопланеты, с колеблющимися наклонами орбит могут поддерживать жизнь в тех местах, где фиксированные тыловые планеты, такие как Земля, не могут. Потому как эти особые планеты по разному поддаются влиянию окружающих планет.

Земля и ее планетарные соседи вокруг Солнца находятся на одинаковой плоскости. Но планеты с особыми наклонами и их соседние небесные тела, которые вращаются под разными углами, изменяют орбитальные плоскости друг к другу таким образом, что время от времени происходит вращение даже их полюсов.

На таких планетах с большой вероятностью находится вода. Потому что тепло, выделяемое планетой, равномерно распределяется по всей поверхности. Вероятность обитания разумной жизни на планетах с особым вращением оценивается от 10% до 20%.

«Эксцентричные» экзопланеты

По большей части, астрономы ищут жизнь на экзопланетах, которые находятся в пределах обитаемой зоны. Но некоторые «эксцентричные» экзопланеты остаются в обитаемой зоне только некоторое время. А ведь вне зоны они могут испытывать экстремально высокие или чрезвычайно холодные температуры.

Читайте также: Шокирующее заявление: инопланетяне живут среди нас

Тем не менее, эти планеты вполне могут поддерживать жизнь. Ученые указывают на определенные микроскопические формы жизни на Земле, которые могут жить в экстремальных условиях, как на Земле, так и в космосе, такие как бактерии, лишайники, и споры.

Все это говорит о том, что обитаемая зона звезды не является полным основанием для жизни как считали раньше. Нам необходимо изменить мышление для изучения планет, которые ранее считались не пригодными для жизни.

Хорошие ли инопланетяне?

NASA принимает попытки к «агрессивному» поиску внеземной жизни в нашей вселенной. Проект поиска внеземного разума (SETI) также стал амбициозным в усилиях связаться с инопланетными цивилизациями.

SETI хочет выйти за рамки простого поиска и отслеживания внеземных сигналов и активно начать отправку сообщений через пространство, чтобы определить нашу позицию в космосе. Однако связь с интеллектуальной инопланетной жизнью может представлять опасность, с которой мы не готовы справиться.

Стивен Хокинг (Stephen William Hawking, английский физик-теоретик и космолог) предупреждает, что превосходящая цивилизация, скорее всего, воспользуется своей властью, чтобы руководить нами. Существует также опасение, что NASA и SETI будут переступать этические границы.

Ученые считают, что в настоящее время широкой общественности не хватает знаний и подготовки, необходимых для борьбы с интеллектуальным инопланетным разумом. Также для большинства людей является препятствием их религиозные убеждения.

Где инопланетяне?

Технологии, которые мы используем, чтобы выследить инопланетную жизнь значительно улучшились, но искать еще далеко не просто, как мы первоначально думали. Например, биологические сигналы, как правило, считаются, свидетельством жизни, в прошлом либо в настоящем.

Однако исследователи уже обнаружили безжизненные планеты с безжизненными лунами, которые дают те же биологические сигналы, которые мы обычно воспринимаем как доказательства жизни. В свою очередь это означает, что наши настоящие методы для обнаружения жизни на экзопланетах могут легко дать ложные сигналы.

Кроме того, существование жизни на других планетах может быть гораздо невероятней, чем мы думали. Ведь красные звезды-карлики, которые меньше и холоднее нашего Солнца, являются наиболее распространенными звездами в нашей Вселенной.

Наши последние исследования показывают, что экзопланеты, находящиеся в обитаемой зоне красного карлика могут иметь разрушенную атмосферу с чрезвычайно суровыми погодными условиями.

В течение многих столетий люди изучали не только Землю, но и другие космические тела. Они верили, что где-то там, в глубинах космического пространства, живут и развиваются иные цивилизации, которые точно так же ищут возможность прямого контакта. Отображение этой веры можно найти в античных произведениях таких авторов, как Плутарх, Гераклит, Ксенофонт, встречались подобные фантастические очерки и в Средние века. С развитием техники стало возможным более тщательно обследовать ближний космос, причём не только при помощи классических телескопов, радиотелескопов и прочего наземного оборудования, но и с применением орбитальных обсерваторий и космических зондов, а в случае с Луной добавились ещё и непосредственные наблюдения астронавтов. Но несмотря на все попытки обнаружить хоть одно живое существо (даже самое примитивное) за пределами нашей планеты, до сих пор поиски не увенчались успехом. Почему? На то есть множество возможных причин, которым и посвящена данная статья.

Говоря о поисках жизни за пределами Земли, следует разделять два направления исследований: поиски любых форм жизни и поиск внеземных высокоразвитых существ, обладающих достаточным уровнем развития, чтобы поддерживать космическую межпланетную связь. И если в первом случае вероятность открытия в ближайшее время достаточно высока (даже на Земле встречаются так называемые экстремофилы — микроорганизмы, способные существовать в самых суровых условиях), то наличие инопланетных цивилизаций вообще ставится под сомнение отдельными учёными.

Краеугольным камнем в этих научных дискуссиях является поиск истинных причин зарождения жизни на Земле, без которых крайне проблематично провести подобные ассоциации с другими небесными телами. Фактически существуют две основные точки зрения по этому вопросу: в соответствии с одной из них, жизнь появилась непосредственно на Земле в процессе эволюции, другое же мнение гласит, что древние микроорганизмы были принесены сюда извне и впоследствии развивались под влиянием местных условий. Для более чёткого понимания этой проблемы следует подробно разобрать оба варианта.

Теория эволюции жизни, в основе которой лежат идеи английского естествоиспытателя Чарльза Дарвина и советского биолога Александра Опарина, в настоящее время рассматривается как главная при обсуждении возникновения земной биосферы. Согласно принятой концепции, жизнь на Земле возникла несколько миллиардов лет назад в процессе эволюции химических веществ, образовавших сложное органическое соединение, состоявшее из множества элементов (аминокислот, нуклеотидов и т.д.). Конечно, эта гипотеза имеет различные варианты, но для данной темы важна лишь её суть — абиогенное происхождение простейших организмов. Поскольку в настоящее время можно с достаточной долей уверенности судить о геологических процессах, происходивших на планете 4-5 миллиардов лет назад (для этого есть современные геологические и палеонтологические методы), возникают другие вопросы, которые пока остаются без ответов. Чтобы правильно представить их характер, нужно остановиться на этом подробнее:

1. Являются ли условия, существовавшие на Земле 4-5 млрд лет назад, уникальными либо нечто похожее могло происходить (и происходит сейчас, и будет происходить в дальнейшем) и на других землеподобных планетах?

— понятно, что внятного ответа на этот вопрос нет. Однако можно предположить без всякой натяжки, что среди миллиардов звёздных скоплений видимой части Вселенной найдётся немало планет, физические условия которых (гравитация, атмосферное давление, химическая среда) будут весьма близки земным в самом начале появления жизни. То есть, даже с научной точки зрения допущение о самозарождении жизни в других звёздных системах независимо от земной биосферы является достаточно обоснованным. Данный вывод влечёт за собой следующие вопросы: насколько распространён абиогенез во Вселенной, приводит ли самозарождение жизни в других мирах к сходным эволюционным процессам либо же при общих условиях возникновения (условно общих, так как 100%-е совпадение вряд ли возможно) эволюция может протекать различными путями. Простая логика говорит о том, что если абиогенез встречается во Вселенной относительно часто, то могут быть различные варианты, как близкие эволюционные пути, так и значительно отличающиеся. Безусловно, для каждого космического тела будут отдельные условия, в том числе, внешние, ведь на развитие жизни влияют такие космические процессы, как столкновения планеты с кометами, астероидами, другими планетами, захват чужой звездой и тому подобные. Очевидно, что сама возможность эволюции жизненных форм будет зависеть от способности адаптироваться к изменениям внешней среды. И чем чаще происходят эти изменения, тем большей адаптивностью будут обладать живые существа, и это уже значительно повышает их шансы на дальнейшую эволюцию, следовательно, увеличивается вероятность создания высокоразвитой цивилизации,

С другой стороны, если выяснится, что абиогенез — крайне редкое явление, тогда шансы найти «братьев по разуму» резко снижаются (но не теряются вовсе). Возможно, что могут быть и иные способы распространения жизни, к примеру, панспермия (перенос живых организмов или их зачатков между космическими телами). Некоторые сторонники этой гипотезы допускают, что высокоразвитые цивилизации могут намеренно распространять жизненную силу при помощи естественных космических тел (комет, астероидов, планетоидов и т.п.) или зондов на большие расстояния для создания «колоний». Разумеется, ни одна из версий пока не обладает неопровержимыми доказательствами, хотя вариант с естественной панспермией имеет значительно меньше противоречий и вполне допустим хотя бы в рамках одной планетной системы.

— Предположим, что условия возникновения земной жизни оказались уникальными. Значит ли это, что другой разумной жизни не существует? Возможно, нет. Дело в том, что разнообразие физических условий на космических телах настолько велико, что жизнь могла образоваться по совсем другим принципам и развиваться в соответствии с полностью другими закономерностями. Из этого следует логичный вывод, что в таком виде вариативность жизненных форм во Вселенной должна быть бесконечно большой или, как минимум, весьма значительной. В любом случае, уникальность возникновения жизни на Земле в том виде, в каком она появилась, вовсе не означает невозможность её зарождения при каких-то иных условиях и в другом виде.

2. Является ли высокоразвитая цивилизация как высшая форма жизни обязательным следствием зарождения жизни?

— Для ответа на данный вопрос нужно обратиться к земному опыту, который подсказывает, что даже в рамках одного вида (Homo sapiens) существуют развитые подвиды и их собратья, стоящие на более низкой ступени культурно-исторического развития. Эти различия могут приводить как к положительным, так и отрицательным результатам для каждого из них, хотя в конечном счёте всё сводится к повышению социального уровня менее развитых представителей вида. Поэтому несложно допустить, что и гипотетическое многообразие инопланетных форм жизни в общих чертах подчиняется примерно тем же принципам, хотя, естественно, с рядом оговорок и отличий от земных социальных процессов.

Кроме того, есть очень важный аспект жизнедеятельности развитой формы жизни: её социальный и биологический уклад определяется условиями окружающей среды и как производным от неё — формой физического существования. Проще говоря, на планете с меньшей силой тяжести организмы теоретически будут иметь более крупные размеры, а структура дыхательной системы в менее или более плотной, чем земная, атмосфере, окажется совсем другой. Разумеется, что и социальное устройство такого общества покажется весьма непривычным в сравнении с земными организмами.

Считается, что потенциально пригодными для развития жизни можно назвать планеты с большим количеством водных ресурсов, так как вода является отличным растворителем и ускорителем различных биохимических процессов. Безусловно, нельзя с этим не согласиться, но также нельзя исключать вероятность возникновения живых организмов на небесных телах, где роль воды выполняют какие-либо другие химические соединения и вся биосфера построена на совершенно иных принципах, чем это представляется жителям Земли.

Исходя из вышеизложенного, можно допустить, что скорость протекания эволюции на разных планетах будет различной в зависимости от благоприятных или неблагоприятных физических условий, а, следовательно, предполагая существование множества цивилизаций, нужно иметь в виду, что их уровень развития может очень сильно отличаться и некоторые из них пока ещё не освоили радиосвязь и электрическую энергию, что делает невозможным любой тип контакта, кроме непосредственного.

Ещё одним возможным вариантом развития может быть и самоуничтожение цивилизации в ходе глобального военного противостояния. Этому варианту посвящено множество литературных произведений, фильмов, сериалов и так далее, но насколько высока реальность такого исхода, невозможно прогнозировать по причине полного отсутствия каких-либо фактов (прямых или косвенных), подтверждающих или опровергающих такую гипотезу.

Важной частью проблемы поиска внеземных цивилизаций (далее — ВЦ) являются предположения о биологической форме представителей других миров. И здесь также нет единого мнения, потому что возможное многообразие форм эволюции сильно расширяет список потенциальных вариантов: от антропоморфизма до совершенно фантасмагорических, которые в земных условиях даже сложно представить.

Идея антропоморфизма не нова, её сторонником был, к примеру, советский учёный-палеонтолог и писатель-фантаст Иван Ефремов, обосновавший своё мнение в повести «Звёздные корабли» и ряде других произведений. Нельзя сказать, что его аргументы полностью корректны, так как они построены на основе земных представлений о развитии жизни, но, тем не менее, эти доводы достаточно логично объясняют определённые преимущества такой морфологии. Несмотря на это, существует огромное количество и других вариантов возможной внешности представителей инопланетных цивилизаций, они широко распространены в научно-фантастической литературе и кинематографе и, не исключено, тоже далеки от истины.

Важнейшей проблемой связи с ВЦ следует назвать способ такого контакта. Учитывая технологические возможности современной земной цивилизации, есть два относительно надёжных варианта межзвёздного общения:

1. Радиосвязь.

Радиопоиски деятельности ВЦ можно разделить на активные и пассивные. Активный способ — это всенаправленная передача сигналов, рассчитанная на ответ «братьев по разуму». К настоящему времени такие передачи не дали никакого результата, что, в общем, не должно удивлять, потому что за 70-80 лет радиоволны просто не успели достичь тех областей нашей Галактики (Млечного Пути), где наиболее вероятно существование инопланетных цивилизаций. Если предположить, что в ближайших окрестностях Солнечной системы отсутствуют достаточно развитые ВЦ, то возможный ответ следует ожидать не ранее чем через несколько сотен лет. На данный момент гораздо более перспективным считается пассивный способ поиска, когда радиотелескоп (или несколько радиотелескопов, объединённых в общую сеть) настроен на приём сигналов из определённых районов Вселенной.

Первым серьёзным опытом поиска ВЦ можно назвать проект Ozma, организованный американским астрономом Фрэнком Дрейком. Он использовал радиотелескоп Национальной радиоастрономической обсерватории в Грин Бэнк (штат Западная Виргиния) для приёма сигналов из области звёздных систем Эпсилон Эридана и Тау Кита как ближайших к планетной системе Солнца, однако за несколько месяцев работы не было получено ни одного сигнала, который можно было бы классифицировать как искусственный хотя бы по косвенным признакам. В дальнейшем подобный опыт повторялся неоднократно и также безуспешно, хотя отдельные сигналы рассматривались в качестве спорных и могли быть идентифицированы как имеющие искусственное происхождение (впрочем, их естественный характер тоже вызывает определённые вопросы, но об этом чуть ниже). Начиная с 1970-х годов, такие эксперименты проводились регулярно, а позднее превратились и в постоянную работу, однако на данный момент их результаты по-прежнему отрицательные.

16 ноября 1974 года американские астрономы Фрэнк Дрейк и Карл Саган отправили специальное обращение к инопланетным цивилизациям из обсерватории в Аресибо (Пуэрто-Рико). В нём была зашифрована информация о человеке, Солнечной системе, числовой ряд, некоторые химические данные и характеристика передающей станции, В качестве «адресата» выступило звёздное скопление М13, находящееся в созвездии Геркулеса на расстоянии около 30 000 световых лет от Солнечной системы. Естественно, слишком оптимистичным было бы ожидать какой-то результат от таких передач, это, скорее, демонстрация технологических возможностей земной астрономии, но есть крайне незначительная вероятность, что сигнал может быть перехвачен инопланетным космическим зондом или даже пилотируемым кораблём в Солнечной системе или её окрестностях.

Способ общения при помощи радиосвязи имеет существенный недостаток: он ограничен скоростью прохождения радиоволн через пространство (скорость света), причём реальная скорость передачи сигнала может быть даже ниже из-за особенностей космической среды (наличие чёрных дыр и гравитационных линз). По этой причине учёные ищут способ ускорить передачу информации, в частности, посредством частиц нейтрино, которые, как известно, очень слабо взаимодействуют с веществом, но пока особого успеха в этом направлении так и не достигнуто.

2. Космический зонд.

Вторым потенциально возможным вариантом общения с ВЦ является отправка межзвёздных зондов с кодированной информацией. Так, в 1977 году НАСА запустило автоматическую станцию «Вояджер-1», миссия которой заключалась в изучении планет Юпитер и Сатурн во время пролёта и дальнейших исследованиях космической среды на границе Солнечной системы и межзвёздного пространства. На случай встречи с инопланетным разумом на борту «Вояджера-1» разместили специальную пластину, одна часть которой содержала аудиосигналы с записью различных земных звуков (животных, людей на множестве разных языков и т.д., в том числе, классической музыки и музыки народов Океании и Юго-Восточной Азии), а другая была хранилищем схем, фотоснимков, кино- и видеоизображений (вид Земли из космоса, зашифрованная формула ДНК, земные пейзажи и живые существа и т.п.). Помимо этого, в закодированном виде были указаны координаты Земли и Солнечной системы.

Копию пластины установили и на другой аппарат, «Вояджер-2», который был запущен с космодрома на мысе Канаверал в том же 1977 году, но на две недели раньше «Вояджера-1». По состоянию на 2019 год, оба аппарата находятся в межзвёздной среде и пока ещё способны передавать информацию на земные станции слежения, однако какие-либо данные, однозначно свидетельствующие о существовании жизни за пределами Земли, к настоящему времени отсутствуют.

Ещё один вариант послания отправился в дальний космос на автоматических межпланетных станциях «Пионер-10» (запуск состоялся в 1972 году) и «Пионер-11» (1973 год), главной задачей которых было изучение планет Юпитера и Сатурна. На борту этих станций закрепили табличку, символически отображавшую информацию о человеке, Солнечной системе, расстоянии от Солнца до других космических тел и фундаментальные константы. В 2003 году «Пионер-10» последний раз вышел на связь с Землёй; предположительно, в настоящий момент станция находится далеко за пределами орбиты Плутона. Что же касается «Пионера-11», то связь с ним была потеряна ещё в 1995 году.

Конечно, подобные решения выглядят крайне примитивно и их эффективность можно поставить под сомнение, поскольку скорость перемещения таких аппаратов очень невысока по меркам Вселенной, что делает невозможным полноценное общение с ВЦ. Скорее, это чисто символический жест на фоне главной задачи «Вояджеров» — изучения окраин Солнечной системы, которая была полностью реализована и оправдала надежды астрономов, получивших большое количество ценной информации.

Но если земляне отправляют зонды в безбрежное космическое пространство, почему и ВЦ не могли бы поступать так же? Этим вопросом задаются некоторые учёные, допуская, что и в нашей планетной системе могут находиться аналогичные станции, отправленные инопланетным разумом. Однако такое предположение пока не подтверждено ни прямыми, ни косвенными доказательствами и, более того, даже теоретически маловероятно, учитывая положение Солнца во Вселенной относительно основной массы звёзд Млечного пути. Ограничивающим фактором здесь является следующее обстоятельство: наша система слишком небольшая и молодая для того, чтобы искусственное радиоизлучение Земли успело достичь потенциально обитаемых миров, жители которых ответили бы на него отправкой космического аппарата.

Теперь нужно более подробно остановиться на процессе поиска радиосигналов ВЦ.

Во-первых, перед астрономами поставлена очень сложная задача — выбор частоты, на которой приём внеземных радиопередач будет наиболее вероятен. В 1960-е годы многие специалисты были уверены, что ВЦ распространяют сигналы на волне длиной 21 см (излучение нейтрального атомарного водорода, присутствующего в космической среде) и частоте около 1 420 МГц, поскольку эта длина волны является универсальной физической величиной в фундаментальных исследованиях космоса. Но почти все сеансы приёма сигналов в этой части радиоспектра закончились безрезультатно. Возможно, ВЦ попросту не ведут трансляции на волне излучения космического водорода, потому что её длина особенно подвержена воздействию космических электромагнитных помех. В связи с этим отдельные радиоастрономы предложили использовать более устойчивые волны длиной 8-10 см из-за их меньшей чувствительности, но наиболее интересен для приёма внеземных сигналов диапазон длин волн от 3 до 10 см (на него приходится минимум космических радиопомех) с частотами от 10 ГГц до 1 ТГц. И хотя современные радиотелескопы позволили сильно расширить диапазон принимаемых сигналов, тем самым повышая вероятность обнаружения инопланетных трансляций, до сих пор не получено ни одного сигнала, который можно однозначно причислить к искусственным.

Во-вторых, не менее ответственного подхода требует и классификация космических радиоволн. Для идентификации сигнала как искусственного необходимо определить чёткие критерии, в соответствии с которыми та или иная трансляция может однозначно рассматриваться как имеющая искусственное происхождение. Несмотря на то что в современной науке таких критериев достаточно много, при перечислении можно ограничиться основными:

— точечность источника

Это объясняется тем, что с увеличением размеров источника излучения сигналы, исходящие из разных его частей, поступают с определённой задержкой, которая приводит к частичной потере информации. На основании этого можно допустить, что если ВЦ и отправляют информацию в космос, то таким образом, чтобы минимизировать её возможную потерю. С другой стороны, малые угловые размеры источника сами по себе не являются признаком деятельности ВЦ, так как уже обнаружены и природные объекты, обладающие схожими качествами — квазары.

— правильная переменность радиосигнала

Если предположить, что передачи ВЦ содержат в себе некую информацию (пусть даже самую простую), то такой сигнал должен изменяться в течение какого-то времени (это требуется для его кодировки); помимо всего прочего, также можно логически допустить, что подобные трансляции периодически повторяются для повышения надёжности приёма данной передачи. Следовательно, обнаружение систематически повторяющихся и модулированных радиосигналов будет рассматриваться как очень серьёзный довод в пользу искусственной природы источника. Более того, даже в рамках одного сеанса связи радиосигналы должны быть переменными, чтобы «адресат» мог отличить их от обычных космических шумов.

Но и этот признак нельзя назвать однозначным, поскольку в природе уже найдены источники с переменными яркостью и радиоизлучением (пульсары), в том числе, с модулированными сигналами, поэтому технологии идентификации искусственных радиосигналов должны работать комплексно и учитывать множество естественных факторов.

— прерывистость сигнала

Резкий обрыв радиосигнала и его быстрое восстановление во время приёма могут говорить о высокой вероятности искусственного происхождения, так как в этом случае «отправитель» намеренно обращает внимание «адресата» на необычный характер трансляции. По крайней мере, науке неизвестны природные космические тела, обладающие этим радиоэффектом.

— избыточность сигнала

В соответствии с принципами кибернетики и теории связи, искусственные сигналы должны передаваться с расчётом на то, что «адресат» сможет их не только принять, но и расшифровать. Для этого пропускная способность радиоканала используется не полностью, создавая так называемую избыточность сигналов. Проще говоря, структура сеанса передачи должна предусматривать возможность расшифровки радиосигнала либо же разные сеансы могут быть связаны между собой таким образом, чтобы у «адресата» не возникло особых сложностей при декодировании всей передачи.

Конечно, в настоящее время радиоастрономия сильно продвинулась вперёд в применении специальных методов идентификации космических лучей, но многие проблемы современной астрономии до сих пор не решены и требуют убедительных объяснений. Тем не менее, наука активно развивается: ещё 40-50 лет назад природа квазаров и пульсаров оставалась неизвестной и многие учёные всерьёз рассматривали эти объекты как галактические радиостанции («маяки») внеземных цивилизаций, но быстрый прогресс радиотехники, вычислительной техники и средств наблюдения за космическим пространством позволил приоткрыть завесу тайны над происхождением этих объектов.

Что же касается сомнительных радиосигналов, полученных из космоса, то одним из наиболее известных широкой общественности является сигнал, получивший обозначение «Wow». Он был принят 15 августа 1977 года на радиотелескопе в штате Огайо (США). По многим характеристикам Wow соответствовал критериям искусственной генерации радиосигнала (прежде всего, по соотношению «сигнал-шум» и частотным значениям, а также длительности и интенсивности). Даже тщательное изучение феномена не позволило с уверенностью определить его природу, но предполагая, что он отправлен из дальнего космоса, гипотетический источник мог располагаться где-то в созвездии Стрельца. Впрочем, есть и другие версии происхождения Wow-сигнала: например, высказывается гипотеза, что источником послужило излучение водорода, содержащегося в ядрах комет, открытых уже в ХХI веке и которые, естественно, не могли приниматься в расчёт в 1977 году. По другой версии, это результат отражения земного радиосигнала от космического мусора на орбите Земли. Как бы то ни было, вопрос происхождения Wow до сих пор остаётся открытым.

Ещё один интересный радиосигнал был получен в обсерватории Аресибо в марте 2003 года. Его совокупная длительность (отправлен на частоте 1 420 МГц, соответствующей частоте космического излучения водорода) составила около минуты. Как и в предыдущем случае, источник сигнала так и не был установлен, хотя на этот раз оснований для скепсиса оказалось гораздо больше: в той области Вселенной, где мог находиться потенциальный излучатель, отсутствуют звёзды, а изменение частоты сигнала в течение сессии происходило слишком быстро для обычного передатчика).

Подробнее о возможном посещении Земли пришельцами из других миров будет рассказано в последующих статьях, а сейчас имеет смысл вспомнить так называемую шкалу Кардашёва и просто оценить вероятность таких визитов.

В середине 1960-х годов советский астроном Николай Кардашёв предложил собственную методику оценки уровня технологического развития цивилизаций во Вселенной, построенную на базе освоения ими энергетических ресурсов. Он разделил цивилизации на три основных типа:

— I тип — цивилизация, освоившая энергоресурсы собственной планеты (по прогнозам того времени, это приблизительно уровень земной цивилизации к 2000 году )

— II тип — цивилизация, освоившая энергоресурсы собственной планетной системы (звезды);

— III тип — цивилизация, освоившая энергоресурсы в пределах своей галактики.

Очевидно, что такое деление во многом условное и в значительной степени отражает представления 50-летней давности о бурном росте энергопотребления земной цивилизации без учёта повышения энергоэффективности и энергосбережения; кроме того, не рассматривается вероятность, что высокоразвитые цивилизации вовсе не стремятся к активной энергетической экспансии и обладают мощными быстро возобновляемыми источниками энергии. Но об этом, а также о возможных контактах с внеземным разумом, последует отдельная тема для обсуждения.

В научно-фантастическом фильме 1958 года «Капля» на Землю прилетает инопланетянин, выглядящий как аморфный кусок протоплазмы. Едва оказавшись на нашей планете, он начинает пожирать людей и увеличиваться в размерах. Так авторам фильма удалось выразить новую для научной фантастики идею: не факт, что инопланетяне будут похожи на известные нам формы жизни.

Ученые и философы на протяжении веков пытались определить, что такое жизнь. На уроке биологии нас учили определять жизнь с помощью набора признаков, присущих всем видам на планете — живое способно двигаться, дышать, расти и размножаться. Всё живое состоит из клеток, и у него есть ДНК. Но можно ли определить жизнь с помощью одной лишь биохимии? Еще в 1970 году Карл Саган утверждал, что нельзя.

По его мнению, наши попытки определить жизнь с помощью известных нам признаков неизбежно будут ограничены пределами нашей планеты. Один-единственный пример внеземной жизни мог бы полностью изменить наши представления.

Используя элегантную музыкальную метафору, Саган писал:

«Неизвестно, сколько во Вселенной может быть биологических тем и контрапунктов; может быть, в ней звучат фуги, по сравнению с которыми наша собственная мелодия покажется простоватой. Впрочем, вполне возможно, что наша мелодия — единственная во Вселенной. Так или иначе, возможность существования жизни на других планетах должна учитываться всякий раз, когда ученые будут обсуждать, что такое жизнь».

Замечание Сагана было услышано новым поколением астробиологов. Если на других планетах действительно существует жизнь, она может выглядеть совсем иначе, чем разновидности жизни, встречающиеся на Земле. Таким образом, нужно подобрать достаточно широкое определение жизни, чтобы учесть гипотетическое существование внеземных ее форм.

В официальном документе, опубликованном Национальной академией планетологии и астробиологии, группа ученых, связанных с NASA и SETI, попыталась наметить траекторию будущего развития астробиологических исследований. Ученые писали:

«Вероятность того, что жизнь на других планетах появилась в результате тех же биохимических процессов, что и жизнь на Земле, уменьшается по мере того, как мы удаляемся от Земли. Крайне важно разработать стратегии поиска внеземной жизни, которые были бы нацелены на универсальные следы жизни».

Аарон Голдман, биолог из Оберлинского колледжа, изучающий происхождение жизни на Земле, утверждает, что важно уточнять, что мы имеем в виду, когда говорим о живых и неживых существах, особенно в контексте астробиологии.

«Наиболее удачные определения жизни делятся на две категории: определения через энтропию, которые описывают жизнь через способность увеличивать внутренний порядок за счет увеличения беспорядка в окружающей среде, и определения через эволюцию, которые описывают жизнь через способность эволюционировать путем естественного отбора», — говорит Голдман.

Определения через энтропию описывают способность жизни использовать свободные источники энергии, наподобие Солнца, с помощью которых она поддерживает процессы метаболизма. Согласно этой точке зрения, набор объектов, которые мы называем «жизнью», упорядочен и изо всех сил сопротивляется энтропии.

Но у определения жизни через энтропию есть свои недостатки. Например, из него вытекает, что звезды тоже являются живыми.

Ядерный синтез поддерживает процессы, необходимые для стабильного существования звезды — тип звездного метаболизма, который отражает метаболические процессы биологических организмов. Однако очевидно, что звезды не являются живыми, или, по крайней мере, они не относятся к тому классу объектов, которые мы могли бы считать живыми. С другой стороны, определение жизни через эволюцию, то есть как системы, способной поддерживать собственную структуру и развиваться, также весьма привлекательно. Эволюция путем естественного отбора способствовала разнообразию и адаптации всех живых существ на Земле со времен последнего общего предка.

Как у определения жизни через энтропию, так и у определения жизни через эволюцию есть слабые стороны. Оба определения предполагают ряд особенностей, которые служат своего рода лакмусовой бумажкой для определения того, квалифицируется ли тот или иной набор явлений как жизнь или нет. Живы ли вирусы? Они неспособны к размножению без заражения хозяина и не нуждаются в энергии, поэтому выпадают из классификации. А как насчет цифровых или синтетических форм жизни? Они не имеют общих биологических особенностей с живыми существами, известными нам, и состоят из совершенно другого субстрата. При одном наборе критериев наши ответы на вопрос, живы ли они, могут быть отрицательными, при другом наборе критериев — утвердительными, в то время как наша интуиция подсказывает нам совершенно другое.

Признавая проблемы, которые могут возникнуть при попытке применить эти универсальные качественные определения жизни, астробиологи задались вопросом: существуют ли поддающиеся количественной оценке особенности химического состава, с помощью которых можно было бы определить характеристики жизни таким образом, чтобы затем использовать их для поиска внеземных форм жизни? Возможно ли создать «физику жизни» с нуля?

Одна из первых попыток установить поддающуюся количественной оценке основу для идентификации внеземных биологических процессов была предпринята в 2004 году Крисом Маккеем, ученым-планетологом из NASA. Маккей ввел «принцип Lego», который описывает блоки молекул, образующих устойчивые биологические структуры, такие как белки. Маккей заметил, что жизнь не использует весь спектр доступных органических молекул при создании устойчивых структур. Так, аминокислоты, которые, вероятно, являются наиболее важным набором органических молекул, используемых в живых системах на Земле, обладают свойством хиральности, то есть имеют левостороннюю и правостороннюю версию. Из двадцати аминокислот, присутствующих в белках, земная жизнь использует только левосторонние аминокислоты, в то время как абиотические процессы используют и те, и другие.

Принцип Lego применим для поиска внеземной жизни в Солнечной системе. Органический материал, взятый из мест, где гипотетически можно было бы обнаружить жизнь, таких как Марс или Европа, можно протестировать на хиральность.

Анализ органических молекул может выявить закономерности, свидетельствующие о присутствии или следе внеземной формы жизни, даже если эти закономерности не связаны с конкретными органическими молекулами, свойственными жизни на Земле.

У астробиолога Сары Уокер из Университета штата Аризона и химика Ли Кронина из Университета Глазго есть свой собственный взгляд на жизнь. Их «теория сборки» предполагает, что существует поддающаяся количественной оценке разница в сложности молекул, которые могут быть созданы жизнью, по сравнению со всеми остальными молекулами.

«По сути, идея заключается в том, что в основе жизни лежит физика, которая создает во Вселенной сложность», — говорит Уокер.

Всё элементарно: чтобы между атомами возникла связь и появилась молекула, необходимо преодолеть энергетический барьер, поэтому по мере усложнения связей между атомами всё менее вероятным становится случайное возникновение молекул; или, как выразился Уокер, «Вселенная не создает сложные вещи бесплатно». Жизнь, однако, способна обходить эти энергетические барьеры, открывая чрезвычайно широкое пространство возможного, где может быть реализовано ошеломляющее количество сложных молекулярных структур. По словам Уокера, цель теории сборки состоит в том, чтобы «понять обстоятельства, при которых появляется сложность».

Для описания сложных молекул теория сборки использует специальный индекс молекулярной сборки, который определяется в зависимости от числа шагов, необходимых для создания конкретной молекулы из ее элементарных строительных блоков (атомов и связей), и это число может быть получено с помощью анализа в масс-спектрометрах.

Если ученые обнаружат в космосе скопления молекул выше определенного порога МС, это может указывать на наличие процессов, которые мы могли бы назвать живыми. Согласно теории сборки, именно сложность объекта определяет, был ли он продуктом жизненных процессов.

Представьте, что космонавты исследуют поверхность далеких планет в поисках признаков жизни. Они натыкаются на объект, который, несомненно, является частью инопланетной технологии. Это высокоупорядоченная и сложная структура, и мы не можем предположить, что она появилась здесь случайно. Чтобы должным образом объяснить происхождение объекта, нам придется рассказать историю длиной в несколько миллиардов лет, объясняющую, как геохимические циклы на планете эволюционировали в жизнь, которая затем эволюционировала в разумную жизнь, которая в конечном итоге разработала технологию, способную создавать оборудование.

«Сотовые телефоны не возникают случайным образом из вакуума», — язвительно замечает Уокер.

Иными словами, чем сложнее становится структура чего бы то ни было, будь то элемент сложной технологии или даже молекула, тем менее вероятно, что структура появилась случайно. Для возникновения сложности нужен некий процесс, который может использовать информацию для построения сложных структур, и Уокер и Кронин называют этот процесс жизнью. То есть человеческая технология, равно как и любая потенциальная инопланетная технология, являются частью и следствием живых процессов.

Разница между тем, что теория сборки называет живыми процессами, и тем, что она называет неживыми процессами, заключается в том, что живыми процессами управляет информация, сохраняемая в ходе истории взаимодействий между объектом и его средой, в то время как неживые процессы в значительной степени определяются случайностью. Механизмом для записи истории взаимодействий в случае известных нам живых существ является ДНК, но этот механизм может выглядеть иначе для других разновидностей жизни.

Тем не менее широко использовать теорию сборки просто негде — измерения должны проводиться непосредственно на месте исследования. В ближайшее время NASA планирует отправить масс-спектрометры на Титан и Европу в надежде найти химический состав, свойственный живым организмам, однако Уокер считает, что у исследователей, работающих над этим проектом, не будет возможности проводить высокоточные измерения, которых требует теория сборки. Сейчас мы ограничены тем, насколько далеко мы можем посылать наши приборы, в то время как кругом — огромная Вселенная с множеством возможных мест для жизни. Однако Уокер отмечает, что исследователи, работающие над теорией сборки, разрабатывают способы ее применения при спектрографическом анализе атмосфер экзопланет.

Один из наиболее обсуждаемых методов, который ученые могут начать использовать для обнаружения жизни, — это поиск следов жизни в атмосфере.

Жизнь на Земле очень сильно повлияла на атмосферу нашей планеты, поэтому, анализируя атмосферы планет за пределами Солнечной системы, ученые надеются обнаружить признаки, указывающие на присутствие жизни на этих планетах.

В 2020 году ученые сообщили об обнаружении фосфина (возможного следа жизни) в атмосфере Венеры. В венерианских облаках когда-то была жизнь? Дальнейшие измерения не смогли обнаружить газ, в то время как в другом исследовании ученые предположили, что в первый раз их коллеги, возможно, ошибочно приняли за фосфин диоксид серы, обычный газ, который не является признаком жизни. Исследование, проведенное в 2021 году, выявило возможность того, что количество фосфора, которое астрономы первоначально наблюдали, можно объяснить вулканическими процессами, не связанными с жизнью.

Неопределенность вокруг фосфина подчеркивает проблемы, связанные с методом обнаружения жизни по следам в атмосфере. Более того, ясно, что этот метод опирается на наше понимание биохимии Земли. Интересный способ обойти это противоречие был представлен в статье 2022 года, написанной философом Дэвидом Кинни и главным исследователем SETI Крисом Кемпсом, где они советуют обратить внимание на планеты с самой странной атмосферой.

Кинни и Кемпес считают, что мы должны собрать как можно больше атмосферных данных с как можно большего числа экзопланет, чтобы понять их химический состав. После этого наши усилия по обнаружению жизни должны быть сосредоточены на мирах, которые являются статистическими исключениями. Подход Кинни и Кемпеса не зациклен на определении жизни, центральное место в их аргументации занимает предположение о том, что живые организмы влияют на химический состав атмосферы своих планет, что жизнь на множестве наблюдаемых экзопланет встречается редко и что не существует неких специфических химических процессов, имитирующих проявления жизни.

Конечно, у нас пока нет неопровержимых доказательств существования внеземной жизни. Но Саган был бы рад, узнав, как сегодняшние астробиологи расширили взгляды на то, какой могла бы быть эта жизнь. Подобно переходу в нашем понимании гравитации от Ньютона к Эйнштейну, более убедительное объяснение того, что такое жизнь как система, и условий, из которых она могла возникнуть, лучше подготовит нас к ответу на вопрос, одиноки ли мы во Вселенной?