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.

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.

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.

Земная жизнь вне Земли

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.

См. также

• Искусственная жизнь