Внеземная жизнь

Поиск жизни за пределами Земли. 1 серия

Поиск жизни за пределами Земли. 2 серия

Гипотетические структуры нанобов в метеорите ALH 84001 — единственное возможное свидетельство внеземной жизни, известное человечеству на 2022 год.

Внеземная жизнь (англ. Extraterrestrial life, alien life) — жизнь за пределами Земли и не земного происхождения.

Наука о внеземной жизни — астробиология. Идея, что на других планетах может быть жизнь появилась ещё в античное время, в частности у Лукреция. Обитаемость планет отстаивал и Уильям Гершель.

Общие сведения

Так как за все годы космической эры по состоянию на конец 2022 года жизнь за пределами Земли не обнаружена, хотя были исследованы в существенной мере при помощи спускаемых аппаратов Венера, Луна, Марс и Титан, уже можно сделать вывод, что зарождение и развитие жизни — редкое нетривиальное явление, требующее совпадения огромного количества благоприятных условий. Уже очевидно, что в Солнечной системе нигде (кроме Земли) нет сложной многоклеточной жизни, и пока всё указывает на то, что там нет даже одноклеточных организмов.

Следовательно, для поддержания сложных форм жизни явно требуются условия, близкие к наблюдаемым на Земле — это касается и температуры, и давления, и гравитации, и наличия океанов жидкой воды, и наличия мощного магнитного поля, и наличия крупного спутника, и относительная близость к звезде и т. п., например неравновесная термодинамика (энергия звезды и другие альтернативные источники энергии, такие как вулканы, тектоника плит и гидротермальные источники). Во всяком случае, на сегодняшний день жизнь в иных условиях не обнаружена.

На Земле жизнь появилась очень рано — 4,1 миллиарда лет назад, когда молодой Земле было около 400 миллионов лет. При этом живые организмы в конце концов освоили самые разнообразные условия среды — от льдов Антарктиды до горячих термальных источников.

Жизнь на Земле нуждается в воде в жидком состоянии как в растворителе, в котором протекают биохимические реакции. Маловероятно, что процесс абиогенеза может начаться в газообразной или твёрдой среде: скорости атомов, будь то слишком высокие или слишком медленные, затрудняют встречу конкретных атомов и начало химических реакций. Жидкая среда также позволяет транспортировать питательные вещества и вещества, необходимые для метаболизма. Наличие кислорода позволяет существовать крупным многоклеточным организмам.

Пока что лишь умозрительный характер имеются рассуждения об альтернативной химии внеземной жизни, например на основе кремния, а не углерода. Вместо океана воды предполагается жизнь в океане других жидкостей, например аммиака и т. д. и т. п. На сегодняшний день «альтернативной жизни» не обнаружено.

Ещё проблематичней появление «разумной» жизни, например на Земле, где жизнь существует миллиарды лет, космическая и ядерная эры не продлились пока что ещё и сотню лет.

Однако, масштабы Вселенной таковы, что вероятность наличия планет со схожими к земным условиями высока, поэтому, Карл Саган и Стивен Хокинг уверены, что жизнь вероятно существует и вне Земле.

Иосиф Самуилович Шкловский полагал, что благоприятные условия для возникновения жизни существуют на планетах, вращающихся возле холодных и достаточно стабильных одиночных звёзд спектрального класса G, K, M (близких по свойствам к Солнцу). Число подобных звёзд в нашей галактике можно оценить как 10⁹. 4 ноября 2013 года астрономы сообщили, основываясь на данных космической миссии «Кеплер», что в обитаемых зонах солнцеподобных звёзд и красных карликов Млечного Пути может находиться до 40 миллиардов планет размером с Землю.

Поэтому, как указал в 2020 году председатель Израильского космического агентства Ицхак Бен-Исраэль, вероятность обнаружения жизни в космосе «достаточно велика».

Солнечная система

Ныне, несмотря на долгие безрезультатные поиски с помощью автоматических межпланетных станций и космических телескопов, всё же пока нельзя исключать возможности микробной жизни (сейчас или в прошлом) на Венере, Марсе, и на ряде крупных спутников планет-гигантов, например на Ганимеде, Каллисто, Титане, Энцелад, Европа, Тритоне, а также на малой планете Плутон. Причём, остаётся искать жизнь под поверхностью, в частности в их подповерхностных океанах.

Несмотря на годы работы марсоходов пока не найдены следы существования в настоящем или прошлом жизни на Марсе. Учитывая существенную схожесть Земли и Марса это говорит о том, что для жизни требуется ещё бо́льшая схожесть, был сделан вывод, что жизнь если и существовала на Марсе то погибла, видимо из-за слабого магнитного поля и иных катастрофических событий.

Точнее, марсоходы иногда находят следы, которые могут указывать на биологические процессы, например в начале 2022 года пришли следующие вести:

Робот, размером с машину, недавно обнаружил углеродную сигнатуру в образцах горных марсианских пород. Эта же сигнатура связана с биологическими процессами на Земле и может указывать на какую-то форму жизни на Красной планете.

Церера, единственная карликовая планета в поясе астероидов, имеет тонкую атмосферу, состоящую из водяного пара. Наличие воды на Церере привело к предположению, что там возможна жизнь.

Выводы

На 2025 год совершенно ясно, что за пределами Земли нигде в Солнечной системе нет сложной многоклеточной жизни. Ещё есть слабая надежда найти микробную жизнь на Титане, Ганимеде, Марсе и т. д. (и везде под поверхностью, на поверхности жизни там уже точно нет).

Отрицательный результат тоже результат.

Очевиден вывод — жизнь, особенно в её высшей форме многоклеточных активных животных, может возникать и развиваться лишь в условиях, напоминающих земные. Это касается и наличия жидкой воды, и температуры, и наличия магнитного поля, и гравитации и схожей звезды, наличие крупного спутника т. п., — только в этих условиях стабильно существуют и преобразуется достаточно сложные органические вещества.

За пределами солнечной системы

В 1971 году был создан проект Search for Extraterrestrial Intelligence, в рамках которой учёные пытаются обнаружить активность внеземных цивилизаций в радиодиапазоне.

В 2011 году астрономы Абрахам Лоэб из Гарвардского университета и Эдвин Тёрнер из Принстонского университета предложили новую схему поиска внеземных цивилизаций. Они предлагают искать свет гипотетических городов.

Изучаются и метеориты. В 1996 году вышла статья об исследовании метеорита ALH 84001 возрастом 4—4,5 (есть и другие оценки) миллиардов лет, 13 тысяч лет назад упавший на Землю; на нём обнаружены образования, трактуемые астробиологом Дэвидом Маккеем как окаменелые бактерии. В апреле 2022 года японские и американские учёные нашли в метеоритах строительные блоки ДНК и РНК.

Регулярно в СМИ появляются статьи об обнаружении очередной потенциально обитаемой экзопланете. Речь, однако, идёт лишь о том, что на этих планетах могут быть подходящие для жизни условия, но сама жизнь пока на других планетах не обнаружена.

Бизнесмен Юрий Борисович Мильнер собирается использовать радиотелескоп MeerKAT, чтобы увеличить его досягаемость в тысячу раз для поиска признаков жизни.

Открыты тысячи экзопланет. Ближайшая известная экзопланета — Проксима Центавра b, расположена на расстоянии 4,2 световых года (1,3 пк) от Земли в южном созвездии Центавра.

Учитывая, что во-первых, технология и аппаратура постоянно совершенствуются, а во-вторых, нет сомнения в самом существовании множества обитаемых планет, представляется, что обнаружение при помощи чувствительных телескопов обитаемой планеты — вопрос ближайших десятилетий.

Одним из методов является спектрография, которая позволяет исследовать атмосферу планеты, и выявить на ней следы кислорода.

В 2023-2025 годах в атмосфере экзопланеты K2-18b, находящейся на расстоянии 120 световых лет от Земли, обнаружены следы диметилсульфида — молекулы, которую на Земле производят исключительно живые организмы.

Возможные следы ВЖ

Кандидатом на роль сигнала внеземной цивилизации остаётся сильный узкополосный радиосигнал «Wow!» (или «Ого!»), принятый в 1977 году во время работы на радиотелескопе «Большое ухо» в Университете штата Огайо.

Единственное, что имеется «вещественного» у астробиологов, это гипотетические «нанобы» (Nanobe) — отпечаток бактерии марсианского метеорита ALH 84001. В образце действительно выявлено присутствие особых органических соединений — полиароматических гидрокарбонатов, которые образуются после разложения погибших микробов. Учёные нашли в метеорите полые изгибающиеся туннели и микротуннели. Они похожи на структуры, найденные в земных образцах вулканического стекла, которые образуются в результате деятельности микроорганизмов. Во-вторых, ученые снова обнаружили в нем сферические образования нано- и микрометрового размера, отличающиеся от окружающих пород высоким содержанием углерода. Аналогичные включения ученые также наблюдали в еще одном марсианском метеорите, названном "Нахла", который упал в Египте в 1911 году. В 1998 году в метеорите ALH 84001 обнаружили следовые количества аминокислот глицина, серина и аланина.

Если гипотеза «нанобов» с марсианского метеорита верна, то это пока единственное свидетельство внеземной жизни. Эта теория была высказана, как указано выше, научной группой во главе с Дэвидом Маккеем (David S. McKay) в 1996 году в журнале Science в статье «В поисках прошлой жизни на Марсе: возможные следы реликтовой биологической активности в марсианском метеорите ALH 84001» (D. S. McKay et al., 1996. Search for Past Life on Mars: Possible Relic Biogenic Activity in Martian Meteorite ALH84001). В ней исследователи описали сферические и продолговатые карбонатные образования (глобулы), связанные с полициклическими ароматическими углеводородами, и предположили, что это могут быть марсианские нанобактерии.

Согласно некоторым оценкам, на Марсе были подходящие условия для жизни в период между 4,2 миллиарда лет назад и примерно 3,5 миллиарда лет назад. Найдена органика этой эпохи в древнем русле марсианской реки.

В пользу существования марсианской жизни приводят выявленный спектральный маркер метана в атмосфере Марса.

Однако, у данной теории, хотя и есть свои аргументы, перечисленные выше, но есть и ряд уязвимых мест. Во-первых сама гипотеза существования «нанобов» была опровергнута в 2010 году (во всяком случае в земных условиях). Во-вторых, не исключено и даже вероятно земное загрязнение метеорита ALH 84001. В третьих, минеральные ассоциации и органические соединения в метеорите ALH 84001 вполне могли образоваться в ходе хорошо известного геологам небиологического процесса — серпентинизации.

Такая же история и с жизнью на Венере — в 2020 году астрономы сообщили о присутствии в атмосфере Венеры фосфина, который на Земле производится анаэробными экосистемами, но затем оказалось, что речь идёт видимо о земном загрязнении.

5 января 2012 года при изучении радиосигналов было объявлено об обнаружении сигнала, который может являться потенциальным кандидатом на радиосигнал внеземного происхождения. Сигнал получен по направлению от ранее открытой экзопланеты в системе KOI-817, для обнаружения её были использованы данные, полученные телескопом Кеплер. Однозначной трактовки в научном сообществе этого явления нет, но и энтузиасты-любители расценили его как «получение радиосигналов от разумных существ на планетах из систем KOI-812 и KOI-817».

13 октября 2017 года СМИ писали, что из пустого космического пространства в Млечном Пути исходят странные сигналы, как заметили нидерландские радиоастрономы. Всплески идут из-за рукава Персея. Известных звезд или других объектов в той стороне нет, так что сигналы не могут быть просто частью галактического радиошума.

Сигналы очень короткие и периодичные

В 2020 году в атмосфере Титана были найдены следы циклопропенилидина, который может способствовать титанианской жизни.

В июне 2022 года СМИ написали, что китайские астрономы, работающие на радиотелескопе FAST («Небесное око»), сообщили о приёме странных сигналов из космоса, характер которого позволяет предположить о его технологическом происхождении. Об этом сообщил руководитель проекта по поиску внеземных цивилизаций Чжан Тунцзе.

Разного рода загадочные сигналы получили наименование "Быстрые радиоимпульсы" (Fast Radio Bursts, FRB).

Ряд теорий предполагают, что пульсары — это сверхмощные «маяки» (гипотеза И. Шкловского), а квазары — это импульсы фотонных двигателей звездолётов, движущихся от наблюдателя.

В сентябре 2023 года Космический телескоп "Джеймс Уэбб" обнаружил в атмосфере далекой экзопланеты K2-18b молекулу, которая теоретически свидетельствует о наличии жизни. Это молекула диметилсульфида H₃C-S-CH₃, которая образуется на Земле из некоторых водорослей и фитопланктона — микроскопических организмов, обитающих в океанах (на Земле диметилсульфид производится только живыми организмами). Планета K2-18b по расчетам ученых крупнее Земли, полностью облетает материнскую звезду K2-18 за 33 дня и получает от неё на 5% больше света, чем Земля от Солнца. Находится она в 124 световых годах от Земли. Результаты нового исследования намекают на то, что планета K2-18b является гикеаном, то есть полностью покрыта водой. В атмосфере планеты содержится много водорода, метан и углекислый газ. Однако, условия на планете слишком экстремальны.

На сегодняшний день человечество способно изучать лишь гигантские экзопланеты, как например ту же K2-18b. На таких планетах жизнь невозможна, потому что на гигантских планетах слишком большое атмосферное давление и температура. В будущем, когда появится возможность изучать планеты размера примерно с Землю, будет реальный шанс найти признаки жизни.

И действительно, уже несколько дней спустя сообщается про скепсис по поводу К2-18b. Здесь нет предмета для обсуждения, на таких огромных планетах никакая жизнь невозможна. Неправильно их вообще называть планетами, это газовые шары, под поверхностью которых океан кипящего под огромным давлением газа.

Как поясняет в своих лекциях Борис Евгеньевич Штерн, проблема в том, что на сегодня человечество просто не имеет надежного инструментария нахождения планет с сопоставимой с Землёй массой, сейчас человек может открывать только гораздо более крупные планеты, так как их сильная гравитация оказывает более заметное влияние на звезду, и её можно заметить.

Земная жизнь вне Земли

По факту, жизнь уже занесена человеком в космос — на орбитальных станциях, МКС, точнее внутри них, есть живые организмы.

Гипотетически, земная жизнь с метеоритами могла попасть на относительно подходящие для колонизации космические тела, например крупные спутники планет-гигантов. По расчетам, в центре фрагмента метеорита с Земли диаметром 3 метров споры экстремофильной бактерии Deinococcus Radiodurans — самого устойчивого к радиации из всех известных микроорганизмов — могут просуществовать около 10 млн лет.

С началом космической эры по факту наблюдается перенос жизни космическими аппаратами за пределы Земли.

Правда, пока нет никаких доказательств, что земные организмы, попадая так или иначе на планеты и спутники, приспособились и обитают на этих телах.

Дело в том, что во-первых полёт ввиду огромных расстояний занимает слишком много времени, а путешествие проходит в экстремальных условиях (излучение, колоссальные перепады температуры и т. д.). Во-вторых, земные организмы адаптированы к земным условиям существования, и так как пока следов их жизни на Луне, Венере и Марсе, посещаемых космическими аппаратами, не найдено, следует полагать, что земные организмы не выжили.

Но учитывая, что споры бактерий могут некоторое время переносить космические условия, интенсификация космонавтики неизбежно занесёт земную жизнь на Луну и Марс.

На орбитальных станциях

В мае 2025 года пишут: на борту китайской орбитальной станции "Тяньгун" ученые обнаружили новый штамм бактерий, который ранее не встречался на Земле. Неожиданное открытие стало результатом анализа образцов, собранных экипажем миссии "Шэньчжоу-15" еще в 2023 году.

Новый микроорганизм получил название Niallia tiangongensis в честь самой станции, где он был обнаружен. Он представляет собой разновидность бактерии, тесно связанной с земным видом Niallia circulans — спорообразующим микробом, обитающим в почве, сточных водах и продуктах питания. Земной аналог в определенных условиях способен вызывать сепсис, особенно у людей с ослабленным иммунитетом.

Однако космический "родственник" оказался уникальным. Как отмечается в исследовании, опубликованном в International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, Niallia tiangongensis приобрел специфические адаптации к экстремальным условиям космоса: устойчивость к радиации, повышенную способность справляться с окислительным стрессом, способность формировать биопленки и разрушать желатин для извлечения углерода и азота — важных элементов выживания в замкнутой среде.

Ученые подчеркивают, что изучение таких организмов имеет ключевое значение для будущих космических миссий. Понимание поведения микробов в условиях микрогравитации и радиационного излучения поможет разработать более эффективные методы защиты как экипажа, так и оборудования от возможных угроз.

Пока неясно, насколько опасен новый штамм для человека. Исследователи продолжают анализ его свойств, чтобы выяснить, может ли он представлять риск для здоровья. Однако уже сейчас ясно: Niallia tiangongensis стал новым звеном в понимании того, как земная жизнь может эволюционировать в условиях космоса.

Это не первый случай, когда в космосе обнаруживаются уникальные микроорганизмы. В 2018 году на борту Международной космической станции были найдены четыре ранее неизвестных штамма устойчивых к антибиотикам бактерий, выживавших в системе санитарии станции.

Естественная панспермия земной жизни

Международная группа ученых из Испании и Японии обнаружила разнообразие живых грибов, бактерий и вирусов на высоте 1-3 км над поверхностью Земли.

В ходе шестинедельной программы НАСА по изучению ураганов, которая была проведена в 2010 году, специалистами были взяты пробы воздуха для исследования микрофлоры на больших высотах. Забор производился на высоте 10 км в различных регионах: над Мексиканским заливом, Карибским морем, Атлантическим океаном и североамериканским материком. Исследования показали, что в пробах присутствовали 314 видов бактерий (в концентрации 144 клетки на кубический фут воздуха). Микроорганизмы составили 20% от всех собранных материалов, а это больше, чем в нижних слоях атмосферы.

В 2018 году ученые Токийского университета, исследуя нижние слои стратосферы, обнаружили, что на высоте 12 километров над землей, несмотря на проникающую мощную солнечную радиацию, существуют бактерии Deinococcus.

Ученые из Великобритании доказали, что сильные ветры в атмосфере в состоянии выталкивать бактерии на высоту более 120 км.

Ученые из Эдинбургского университета обнаружили, что бактерии могут переноситься высокоскоростным вертикальным ветром на высоту более 120 км над Землей. Притом, что верхняя граница атмосферы определяется на высоте 118 км.

Достижение этой точки позволило бы бактериям быть захваченными частицами космической пыли и с чрезвычайно высокой скоростью отправиться в глубокий космос.

Вертикальные ветры дуют на Земле со скоростью более 500 км/ч, особенно во время геомагнитных бурь вблизи северного и южного полюсов, вызванных солнечным ветром. Они вполне могут выбросить бактерии, способные выживать в экстремальных условиях, в дальний космос. Согласно расчетам, микробы могут быть подняты такими ветрами даже на высоту в 150 км.

Подобные микроорганизмы были найдены на внешней стороне МКС.

Естественно, возникает вопрос, могли ли земные микроорганизмы, выталкиваемые по какой-либо причине в космос, долететь до подходящих к жизни космических тел.

Некоторые учёные полагают, что метеориты с земли моли долетать до разных планет и лун.

Споры некоторых земных бактерий, выносимые людьми в околоземное пространство, способны выжить даже после 1,5 лет пребывания в открытом космосе – и вернуться на нашу планету уже с мутациями.

На сегодняшний день нет никаких данных, что земная жизнь «естественным путем» добралась до Луны или других космических тел.

Разумная жизнь

В мае 2024 года пишут: астрономы обнаружили 60 звезд с признаками гигантских инопланетных электростанций.

Уже более 60 лет астрономы допускают вероятность обнаружения «техносигнатур», то есть признаков наличия технологий во Вселенной. Первым подобную идею озвучил физик-теоретик Фримен Дайсон. Описанное им гипотетическое астроинженерное сооружение, названное Сферой Дайсона, окружает звезду и накапливает излучаемую ей энергию, которой потенциально можно обеспечивать внеземные цивилизации с высоким уровнем технологического развития.

Две группы астрономов во главе с Матиасом Суазо из Университета Уппсалы в Швеции и Габи Контардо из Международной школы перспективных исследований в Италии, провели последний поиск инфракрасных данных, которые могли бы выявить удаленную Сферу Дайсона.

Так, группе шведских ученых во главе с Суазо удалось установить, что семь красных карликов типа M, расположенных на расстоянии не более 900 световых лет от Земли, выделяют в 60 раз больше инфракрасного тепла, чем можно было бы ожидать, исходя из их размера.

Результаты итальянских ученых оказались более обширными, так как группа под руководством Контардо использовала другую компьютерную модель машинного обучения. Ими были идентифицированы 53 потенциальных кандидата, включая странное инфракрасное излучение вокруг нескольких крупных звезд, подобных Солнцу, в диапазоне до 6500 световых лет от Земли, то есть намного дальше, чем звезды-кандидаты Суазо.

Сигналы из космоса

В мае 2025 года пишут:

Загадочный космический объект посылает на Землю ни на что не похожие сигналы. Ученый из НАСА Ричард Стэнтон, обнаруживший их, заявил: нельзя исключать, что сигналы могут исходить от инопланетной цивилизации.

В исследовании, опубликованном в научном журнале Acta Astronautica, Стэнтон рассказал об открытии, сделанном им в мае 2023 года. Сигналы исходили от звезды, похожей на Солнце и находящейся примерно в 100 световых годах от Земли.

Сигнал представлял собой световой импульс, который очень быстро усиливался, потом ослабевал, а затем снова усиливался. По словам ученого, это делает его “странным”.

Еще более странным оказалось то, что уникальный сигнал повторился ровно через 4 секунды после того, как он был впервые отправлен на Землю.

Стэнтон добавил, что сигнал заставил свет от близлежащей звезды вести себя странно, и она “частично исчезла за десятую долю секунды”. За более чем 1500 часов поисков не было обнаружено ни одного похожего импульса.

Ученый отверг предположения о том, что его могли ввести в заблуждение метеоры, спутники, самолеты, молнии и ​​атмосферные колебания. Сигналы от этих источников совершенно отличаются от зафиксированных им импульсов.

Но даже если эти новости не фейковые продукты «творчества ИИ», то и в этом случае сигналы ещё не являются доказательством их разумного происхождения. Нельзя исключать природные процессы, которые создают картину сигналов.

Альтернативная биохимия

Универсальным растворителем для внеземной жизни могут служить диоксид углерода или серная кислота

См. также

• Искусственная жизнь