Нил Деграсс Тайсон
Космические хроники, или Почему инопланетяне до сих пор нас не нашли
Некоторые молекулы – аммиак, двуокись углерода, вода – видны повсюду во вселенной, независимо от наличия жизни. Но некоторые другие скорее возникнут именно там, где есть жизнь. Биомаркеры в атмосфере Земли – это разрушающие озон хлорофторуглероды из бытовых и промышленных аэрозолей, пар от минеральных растворителей, хладагенты, утекающие из холодильников и кондиционеров, а также смог от сжигания ископаемого топлива. Наличие в атмосфере соединений из этого списка невозможно понять иначе, как явный признак отсутствия разума. Еще один легко регистрируемый биомаркер в земной атмосфере – это молекулы метана, более половины которых происходят от человеческой деятельности: производства топлива из нефти, выращивания риса, канализации и испражнений одомашненных животных.
А если инопланетяне понаблюдают отвернутую от нашей звезды ночную сторону Земли, они могут заметить всплеск излучения в линиях натрия[10], исходящего от включаемой в сумерках уличной подсветки. Однако наиболее ясно говорит о нас кислород, молекулы которого свободно плавают в атмосфере, составляя ее полновесную пятую часть.
Кислород, третий по распространенности элемент в космосе после водорода и гелия, химически активен и охотно соединяется с атомами водорода, углерода, азота, кремния, серы и так далее. Поэтому для существования чистого кислорода нужно, чтобы нечто высвобождало его из соединений так же быстро, как он захватывается. Здесь, на Земле, связь высвобождения кислорода с жизнью очевидна. Фотосинтез, осуществляемый растениями и некоторыми видами бактерий, создает свободный кислород в океанах и в атмосфере. В свою очередь, свободный кислород позволяет жить на Земле зависящим от кислородного обмена существам, включая нас самих и практически любого другого представителя животного царства.
Мы, земляне, уже знаем о значении особых спектральных отпечатков нашей планеты. Но далеким инопланетянам, наткнувшимся на нас, придется придумывать интерпретации своих находок и проверять свои гипотезы. Следует ли считать техногенным периодическое появление излучения в линиях натрия? Свободный кислород, несомненно, имеет биогенное происхождение. А как насчет метана? Он также химически неустойчив, и да, частично имеет антропогенное происхождение. Остальной метан происходит от бактерий, коров, вечной мерзлоты, почв, термитов, болот и других живых и неживых источников. На самом деле прямо сейчас астробиологи спорят о происхождении следовых количеств метана на Марсе и о заметном содержании метана, обнаруженном на Титане – спутнике Юпитера, где (как мы думаем) точно нет никаких коров или термитов.
Если инопланетяне решат, что спектры Земли уверенно свидетельствуют о наличии жизни, возможно, они зададутся вопросом о разумности этой жизни. Вероятно, они общаются друг с другом и, вероятно, предположат, что другие формы разумной жизни делают то же. Может быть, именно в этот момент инопланетяне решат послушать Землю с помощью радиотелескопов, чтобы увидеть, какую часть электромагнитного спектра освоили ее обитатели. Так что, будь то с помощью химии или радиоволн, инопланетяне могут прийти к выводу: планета с развитыми технологиями должна быть населена разумными формами жизни, которые могут быть заняты исследованиями вселенной и применением ее законов для личной или общественной выгоды.
Список экзопланет растет высокими темпами. В конце концов, известная нам вселенная содержит сотню миллиардов галактик, в каждой из которых содержатся сотни миллиардов звезд.
Поиски жизни заставляют нас искать экзопланеты, и некоторые из них, возможно, похожи на Землю (конечно, в целом, а не в деталях). Может быть, однажды наши потомки захотят посетить эти планеты, просто так или по необходимости. Однако пока еще почти все экзопланеты, обнаруженные охотниками за планетами, намного больше Земли. Большинство из них весят не меньше Юпитера, который тяжелее Земли более чем в 300 раз. Тем не менее, по мере того как астрофизики придумывают инструменты, позволяющие регистрировать все меньшие и меньшие колебания звезд, растет наша способность находить все более крохотные планеты.
Несмотря на внушительный счет, охота землян за планетами все еще находится на допотопной стадии, и мы можем ответить только на самые базовые вопросы: планета ли это небесное тело? насколько оно массивно? сколько времени занимает его оборот вокруг звезды? Никто точно не знает, из чего сделаны все эти экзопланеты, и только немногие из них проходят через луч зрения, соединяющий нас с их звездой, украдкой показывая космохимикам свои атмосферы.
Однако абстрактные измерения химических свойств не питают воображение поэтов или ученых. Только изображения деталей поверхности позволят нашему сознанию превратить экзопланеты в «миры». Чтобы принять эти шарики в семью, недостаточно изображать их в семейном альбоме несколькими пикселями; пользователи Интернета должны узнавать их на фотографиях без подписей. Нам нужно нечто большее, чем бледная голубая точка.
Только тогда мы сможем представить воочию, как выглядит далекая планета, если смотреть на нее от края ее собственной солнечной системы или, возможно, с ее собственной поверхности. Для это нам потребуются орбитальные телескопы с колоссальной проницающей силой.
Нет. Мы еще этого не можем. Но возможно, могут инопланетяне.
Глава третья
Внеземная жизнь[11]
Открытие нескольких первых планет вне нашей Солнечной системы, состоявшееся в конце 1980-х – начале 1990-х годов, вызвало громадный интерес у публики. Воображение публики будоражило не столько открытие экзопланет, сколько возможное наличие на них разумных форм жизни. Так или иначе, реакция СМИ на эти открытия была непропорционально сильной.
Почему непропорционально? Потому что планеты во вселенной – не такая уж редкость: у одного только Солнца их целых восемь. Кроме того, все эти впервые открытые экзопланеты оказались газовыми гигантами наподобие Юпитера, и это означает, что у них нет удобной поверхности, на которой могла бы существовать жизнь в известной нам форме. И даже если бы они кишели плавучими существами, можно было бы привести астрономическое количество аргументов против разумности таких форм жизни.
Обычно широкое обобщение единственного примера – один из самых опрометчивых шагов для ученых (и не только). На сегодняшний день жизнь на Земле – единственная известная нам жизнь во вселенной, однако есть веские доводы за то, что мы не одиноки. Практически все астрофизики считают, что внеземная жизнь весьма вероятна. Аргумент прост: если наша Солнечная система не уникальна, число планет во вселенной превышает число всех звуков и слов, произнесенных всеми людьми, когда либо жившими на Земле. Так что было бы непростительным зазнайством заявить, что Земля – единственная планета во вселенной, где есть жизнь.
Многие поколения мыслителей – и теологов, и ученых, были сбиты с толку антропоцентрическими предрассудками и простым невежеством. Если же нет ни догм, ни точных знаний, лучше руководствоваться соображением о нашей неуникальности, которое известно как «Принцип Коперника». Именно Коперник, польский астроном середины XVI века, поместил Солнце в центр нашей Солнечной системы, где ему и положено быть. Несмотря на то что еще в III веке до н. э. греческим философом Аристархом была предложена модель вселенной с Солнцем в центре, в течение следующих двух тысячелетий самая популярная модель вселенной была геоцентрической. В западном мире эта модель была кодифицирована учениями Аристотеля и Птолемея, а позднее – учением католической церкви. Всем было ясно, что Земля находится в центре, а мир движется вокруг нее: это было самоочевидно, и, конечно же, «Бог сделал мир таким».
Принцип Коперника не обещает нам универсального пути к будущим научным открытиям. Однако он дал нам возможность скромно осознать, что Земля – не центр Солнечной системы, Солнечная система – не центр галактики Млечный Путь, и галактика Млечный Путь – не центр вселенной. А если вы думаете, что край чего-либо тоже может быть особенным местом, знайте, что мы не находимся на каком-либо краю.
Теперь было бы разумно предположить, что в соответствии с принципом Коперника и земная жизнь не уникальна. Если так, каким образом знание химической формы, в которой существует эта жизнь, может подсказать нам, на что может быть похожа жизнь в других местах во вселенной?
Не знаю, поражаются ли ежедневно биологи разнообразию форм жизни. Я точно поражаюсь. На нашей планете помимо бесчисленных других видов сосуществуют водоросли, жуки, губки, медузы, змеи, кондоры и гигантские секвойи. Представьте себе эти семь видов выстроенными по росту. Если не знать ответ заранее, трудно поверить, что они происходят из одной и той же вселенной, не говоря уже об одной и той же планете. И кстати, попробуйте описать змею кому-то, кто никогда ее не видел: «Поверь мне! На Земле есть существо, которое (1) преследует жертву, пользуясь инфракрасными датчиками, (2) может целиком проглатывать живых существ размером в несколько раз больше его головы, не имеет ни рук, ни ног, ни каких-то других придатков и при этом (4) может двигаться по земле со скоростью полметра в секунду!»
Практически каждый голливудский фильм о космосе содержит сцены встречи людей с инопланетными формами жизни с Марса или с неизвестной планеты из далекой галактики. В этих фильмах астрофизика служит лишь средством к познанию того, что действительно волнует людей: одни ли мы во вселенной. Если в самолете пассажир на соседнем кресле за время долгого перелета узнает, что я астрофизик, в девяти случаях из десяти он спрашивает меня о жизни во вселенной. Я не знаю ни одной другой профессии, вызывающей столь единодушный интерес у публики.
С учетом разнообразия земных форм жизни можно было бы ожидать разнообразия голливудских инопланетян. Однако меня все время поражает отсутствие творческого подхода у киноиндустрии. За несколькими исключениями, которые представляют формы жизни в «Капле» 1958 года (The Blob) и в «Космической одиссее 2001 года» 1968 года (2001: A Space Odyssey), голливудские инопланетяне удивительно человекообразны. Не важно, насколько они уродливы или милы: практически у каждого из них есть два глаза, нос, рот, два уха, шея, плечи, руки, кисти, торс, две ноги, две стопы, и все они могут ходить. С точки зрения анатомии, эти существа практически неотличимы от людей, и все же считается, что они прибыли с другой планеты. В чем можно быть уверенным, так это в том, что внеземная жизнь, разумная или нет, будет казаться нам не менее экзотичной, чем некоторые из земных форм.
Космические твиты № 3 и № 4
Проехал мимо огромных 30-футовых букв L-A-X[12] около аэропорта – точно видны с орбиты. LA[13] – инопланетный космодром?
23 января 2010 года 09:06
Последний день в LA. Знак HOLLYWOOD огромен, как и буквы LAX в аэропорту. Виден из космоса? Вот где приземляются пришельцы.
28 января 2010 года 14:16
Химический состав земной жизни происходит всего из нескольких ингредиентов. Водород, кислород и углерод составляют более 95 % атомов в человеческом теле и в любой другой из известных нам форм жизни. Из этих трех элементов основой земной жизни считается углерод, структура которого позволяет ему быстро и крепко самым разным образом соединяться с самим собой и со многими другими элементами; поэтому земная жизнь называется «углеродной», а исследования молекул, содержащих углерод, называются «органической» химией. Исследования внеземной жизни называются экзобиологией, и это одна из немногих наук, которая пытается развиваться – по крайней мере, на сегодняшний день – при полном отсутствии прямых наблюдений.
Уникальна ли наша жизнь с химической точки зрения? Принцип Коперника говорит, что, скорее всего, нет. Инопланетянам необязательно быть внешне похожими на нас, чтобы быть устроенными так же, как и мы, на более глубоком уровне. Четыре наиболее распространенных элемента во вселенной – это водород, гелий, углерод и кислород. Гелий инертен. Так что три наиболее распространенных в космосе химически активных элемента – это те же, что составляют основу жизни на Земле. По этой причине, можно ручаться, что если на другой планете обнаружится жизнь, она будет строиться из того же набора элементов. И наоборот: если бы земная жизнь состояла по большей части из марганца и молибдена, были бы серьезные основания подозревать, что мы уникальны.
Вновь обращаясь к принципу Коперника, мы можем предположить, что размеры инопланетных организмов вряд ли радикально превосходят размеры известных нам живых существ. Есть убедительные доводы за то, что формы жизни размером с небоскреб Эмпайр-стейт-билдинг не рыщут по какой-нибудь планете. Даже если проигнорировать механические свойства живой материи, столкнешься с другим, еще более фундаментальным ограничением. Если предположить, что инопланетное существо способно контролировать свои придатки или, в более общей формулировке, что организм функционирует как единое целое, в конечном счете, его размер будет ограничен возможностью посылать сигналы внутри себя со скоростью не выше скорости света – самой высокой скорости во вселенной. Если в качестве предельного случая представить организм размером с орбиту Нептуна (диаметром около десяти световых часов), то у него ушло бы никак не меньше десяти часов на такое простое действие, как чесание в затылке. Подобная медлительность была бы сильнейшим эволюционным ограничением – всего срока существования вселенной не хватило бы, чтобы подобное существо возникло из более мелких форм.
А как насчет разумности? Раз голливудским инопланетянам удается посетить Землю, можно предположить, что они очень даже разумны. Однако я знаю о некоторых из них, которых сбила с толку собственная тупость. Как-то раз несколько лет назад я ехал на машине из Бостона в Нью-Йорк и, перебирая волны FM-диапазона, наткнулся на радиопостановку о злых инопланетянах, которые терроризировали землян. Из текста было ясно, что злодеям были нужны атомы водорода и поэтому они устремились на Землю, чтобы высосать ее океаны и извлечь водород из всех молекул воды. Так вот это были тупые инопланетяне. Должно быть, по пути к Земле они вообще не глядели на другие планеты, потому что, к примеру, масса чистого водорода на Юпитере более чем в двести раз превышает массу всей Земли. И боюсь, что никто не сказал им, что чистый водород составляет более 90 % всех атомов во вселенной.
А как вам инопланетяне, пролетающие тысячи световых лет межзвездного пространства только затем, чтобы по прибытии разбиться о Землю?
А еще есть инопланетяне из фильма «Близкие контакты третьей степени» 1977 года, в преддверии своего приземления передавшие на Землю таинственную последовательность чисел, которые земляне в конце концов раскодировали, поняв, что это долгота и широта точки приземления. Однако земная долгота отсчитывается от условной начальной точки – нулевого меридиана, проходящего через английский Гринвич исключительно вследствие международной договоренности. А кроме того, и широта, и долгота измеряются в неестественных единицах, называемых градусами, которые составляют /360 полной окружности. Мне кажется, если бы инопланетяне настолько хорошо знали человеческую культуру, они могли бы уже на чистом английском языке передать сообщение типа «Мы собираемся приземлиться в штате Вайоминг чуть в стороне от Башни Дьявола. А поскольку мы прибудем на летающей тарелке, посадочные огни нам не потребуются».
Космический твит № 5
Почему инопланетяне всегда высаживаются по пандусу? У них проблемы с лестницами? Или летающие тарелки просто рассчитаны на колясочников?
21 августа 2010 года 12:00
Приз тупейшему кинопришельцу всех времен, без сомнения, должен достаться сущности, называвшей себя В’Гер в эпизоде кинофраншизы «Звездный путь», вышедшей в 1983 году. Древний космический зонд В’Гер был спасен цивилизацией механических инопланетян, которые перенастроили его так, чтобы он мог выполнить свою задачу по исследованию всего космоса. Эта сущность росла и росла, вбирая в себя всю информацию о вселенной и постепенно обретая сознание. По сценарию фильма, команда космического корабля «Энтерпрайз» встречает эту громадную кучу информации и артефактов в тот момент, когда В’Гер ищет своего создателя. Глядя на потускневшие буквы «оя» на борту исходного зонда, капитан Кирк догадывается, что В’Гер – это «Вояджер-6», запущенный землянами в конце ХХ века. Ладно. Интересно только, как это В’Гер собрал всю информацию о космосе, но так и не узнал, что его настоящее имя – «Вояджер».
А про блокбастер «День Независимости» 1996 года даже начинать не буду. На самом деле я не вижу ничего плохого в злобных инопланетянах. Без них не было бы индустрии научно-фантастического кино. Инопланетяне в «Дне Независимости» определенно злобные. Они выглядят как гибриды физалии, рыбы-молота и человека. Они придуманы с большей выдумкой, чем большинство голливудских инопланетян, но почему же их летающие тарелки снабжены высокими креслами с подголовниками и мягкой обивкой?
Я рад, что в конце концов люди побеждают. Мы завоевываем инопланетян из «Дня Независимости», когда с помощью ноутбука «Макинтош» удается загрузить компьютерный вирус в их базовый корабль (который, оказывается, весил всего в пять раз меньше Луны) и таким образом отключить их защитное силовое поле. Не знаю, как вы, а я в 1996 году с большим трудом загружал файлы в соседние компьютеры в своем отделе, особенно когда у них были разные операционные системы. Остается единственный вариант: вся защитная система материнского корабля инопланетян, должно быть, работала на той же версии операционной системы Apple, что и ноутбук, с которого был загружен вирус.
Давайте предположим, что люди – единственный разумный вид на Земле. (Ни в коем случае не хочу обидеть других большеголовых млекопитающих. Хотя большинство из них не может заниматься астрофизикой, мои выводы не сильно изменятся, если включить их в расчет.) Если земная жизнь – хоть сколько-нибудь представительный пример жизни во вселенной, разумность должна быть редкостью. По некоторым оценкам, на Земле живут или когда-либо жили более десяти миллиардов видов. Раз так, можно ожидать, что не более одного на десять миллиардов видов внеземной жизни достигнет нашего уровня разумности, не говоря уже о шансах этого вида создать технологии и иметь намерение контактировать с кем-то через огромные межзвездные пространства.
Космический твит № 6
Червяки не знают о разумности проходящих мимо людей, так что нет причин думать, что люди узнают о проходящей мимо инопланетной суперрасе.
03 июня 2010 года 21:18
Если такая цивилизация и существует, естественный способ связи – это радиоволны, потому что они могут свободно пересекать галактику, проходя через облака межзвездного газа и пыли. Но мы, люди, владеем электромагнитным спектром на протяжении всего лишь одного столетия. Сформулирую это еще более пессимистично: даже если на протяжении почти всей истории человечества инопланетяне посылали землянам радиосигналы, мы не могли получить их. Возможно, столетия тому назад инопланетяне пытались войти в контакт и пришли к выводу, что на Земле нет разумной жизни. А теперь они ищут где-то в другом месте. Еще более унизительный вариант: инопланетяне обнаружили на Земле вид, развивающий технологии, но вывод остался тем же.
Коперниковский подход к жизни (разумной или нет) на Земле заставляет нас предположить, что жидкая вода – обязательное условие для любой жизни. Чтобы она существовала, планета должна находиться не слишком близко к звезде, потому что иначе на ней будет чересчур жарко и вода испарится. Планета также не должна находиться и слишком далеко от звезды, потому что иначе температура будет низкой и вода замерзнет. Иными словами, условия должны быть такими, чтобы температура не выходила за рамки диапазона в 100 градусов Цельсия, внутри которого вода остается жидкой. Температура должна быть «впору», как миска с кашей в сказке «Златовласка и три медведя»[14]. (Во время одного из моих радиоинтервью на эту тему ведущий заметил: «Ясное дело, надо искать планету, сделанную из каши!»)
Конечно, расстояние от родительской звезды – важный фактор, влияющий на существование известных нам форм жизни, но также имеет значение способность планеты удерживать излучение звезды. Известнейший пример такого «парникового эффекта» – это Венера. Весь солнечный свет, которому удается пройти через ее толстую атмосферу из углекислого газа, поглощается поверхностью Венеры и переизлучается в инфракрасном диапазоне. Это инфракрасное излучение в свою очередь полностью поглощается атмосферой. Неприятное следствие такого устройства – температура воздуха на уровне около 480 градусов Цельсия, что намного выше, чем можно было бы ожидать на орбите Венеры. При такой температуре быстро плавится свинец.
Обнаружение где-нибудь во вселенной простых форм жизни, не обладающих разумом, или свидетельство о том, что они когда-то существовали, более вероятно, чем обнаружение разумной жизни, и, на мой взгляд, это было бы не менее волнующе. Неподалеку от нас есть два замечательных места, где стоит поискать признаки жизни – высохшие русла рек на Марсе (там могут быть окаменевшие остатки существ, некогда живших в воде) и подледные океаны, которые, вероятно, существуют на Европе – одном из спутников Юпитера, – недра которой разогреваются из-за приливных сил, исходящих от планеты-гиганта. В обоих случаях основной мотив поисков – наличие жидкой воды (хотя бы в прошлом).
Еще одно условие, важное для развития жизни на планете, – устойчивая орбита вокруг единственной звезды, по форме близкая к кругу. В двойных звездных системах, составляющих более половины звездного населения Галактики, орбиты планет обычно сильно вытянуты и хаотизированы, что приводит к сильным колебаниям температуры, не позволяющим жизни эволюционировать. Кроме того, путь эволюции – очень длинный и требует значительного времени. Массивные звезды существуют так недолго (всего несколько миллионов лет), что на планете, подобной Земле, у жизни просто не было бы шанса развиться.
Набор условий, необходимых для развития жизни в известной нам форме, можно количественно оценить с помощью уравнения, названного в честь американского астронома Фрэнка Дрейка, который предложил его в 1960 году. Строго говоря, уравнение Дрейка – это, скорее, плодотворная идея, а не точный закон, по которому работает вселенная. Оно представляет вероятность обнаружить жизнь в галактике как произведение нескольких более конкретных вероятностей, которые основаны на наших предположениях об условиях, благоприятствующих развитию жизни. После того как вы поспорите с коллегами о величине каждого из множителей, можно получить оценку количества разумных и технологически развитых цивилизаций в галактике. В зависимости от степени вашей беспристрастности (а также от вашего знания биологии, химии, небесной механики и астрофизики) эта оценка будет колебаться от одной (нашей) цивилизации до миллионов цивилизаций в одной только галактике Млечный Путь.
Если считать, что мы находимся на примитивном уровне развития по сравнению с другими технологически развитыми формами жизни, существующими во вселенной (как бы редки они ни были), лучшее, что мы можем делать, – это искать сигналы, посылаемые другими, потому что посылать сигналы – гораздо труднее и дороже, чем принимать их. Вероятно, высокоразвитая цивилизация должна иметь доступ к мощному источнику энергии, например к собственной звезде. Такие цивилизации, скорее всего, могли бы отправлять далеко идущие сигналы.
Поиски внеземного разума (широко известные по аббревиатуре SETI[15]) проводятся самыми разнообразными способами. Когда-то они основывались на прослушивании миллиардов радиоканалов в ожидании радио- или микроволнового сигнала, который мог бы появиться над шумами. Экранная заставка SETI@home, которую миллионы людей по всему миру загрузили на свои компьютеры, представляла собой программу, позволявшую использовать вычислительные ресурсы домашних компьютеров для анализа небольших фрагментов данных, получаемых пуэрториканской радиообсерваторией Аресибо. Этот гигантский проект стал крупнейшим в мире примером «распределенных вычислений», активно использовавших персональные компьютеры, подключенные к Интернету, которые иначе простаивали бы, пока их владельцы моются в ванной. Недавно усовершенствованные технологии регистрации сверхкоротких оптических сигналов позволили искать на небе всплески лазерного излучения длительностью в несколько наносекунд. В течение такого короткого отрезка времени направленный к нам даже с достаточно большого расстояния интенсивный лазерный луч может оказаться ярче, чем свет звезд. Еще один метод состоит в поиске нерегулярных ультракоротких всплесков микроволнового излучения в широком поле, охватывающем всю видимую часть Галактики. Такое излучение довольно нетрудно сгенерировать на том конце.
Открытие внеземного разума, когда и если оно произойдет, непредсказуемым образом поменяет самовосприятие человечества. Я очень надеюсь, что все цивилизации разные, иначе все бы только слушали и никто не посылал бы сигналы, и в результате все бы пришли к выводу об отсутствии жизни во вселенной.
Даже если мы не обнаружим внеземной жизни в ближайшем будущем, мы все равно будем продолжать поиски, потому что мы – интеллектуальные непоседы, любопытные существа, которым поиски доставляют ненамного меньше удовлетворения, чем их результат.
