§ 30. Про пошуки життя за межами Землі

Люди завжди замислювалися над таємницею походження життя й Всесвіту. Кожна цивілізація минулого створювала свої міфи про виникнення світу й людини. Сучасна цивілізація також зацікавлена в рішенні цих питань. Як і колись, людство сподівається на можливість існування життя ще де-небудь крім Землі - на планетах Сонячної системи або взагалі за її межами, серед зоряних світів. І сьогодні, коли досліджується міжпланетний простір, а автоматичні станції направляються до далеких зірок, проблема існування й пошуку життя у Всесвіті стала ще більш актуальною й хвилюючою. Однак спочатку потрібно задатися іншими питаннями.

1. Що таке життя? Відповідаючи на це питання, помітимо, що визначення терміна «життя», як і всі подальші міркування щодо умов його виникнення, тривалості існування й еволюції, опираються на один єдиний приклад - знання про життя на Землі. Іншого прикладу в нас поки немає.

Все живе здатне до самовідтворення, тобто до розмноження: клітини діляться, рослини дають насіння, тварини родять дитинчат і т.д.; все живе підтримує своє існування за рахунок навколишнього середовища - поглинає енергію (сонячну або інших джерел), дихає, харчується; все живе збирає, зберігає й переробляє інформацію про зовнішнє й внутрішнє середовище для того, щоб зберегти й підтримати свої власні характеристики; зібрана інформація кодується надзвичайно складними й великими молекулами.

Таким чином, життя - це високоорганізований стан речовини, здатний до самовідтворення за допомогою певним чином кодованих молекул, а також до обміну з навколишнім середовищем речовиною, енергією й інформацією.

Життя на Землі існує завдяки сполукам вуглецю, розчинником для яких служить вода. Причому, при величезній розмаїтості живих істот (кілька мільйонів видів), процес відтворення відбувається по одному принципу - за допомогою молекул ДНК, які використовують однакову «мову» - той самий генетичний код.

Така біохімічна єдність свідчить про те, що всі прояви життя на Землі виникли практично однаковими шляхами й мають загальне коріння.

Однак сучасна наука поки не може дати точної відповіді на питання, як саме відбувався цей еволюційний процес й як відбувся перехід від «неживого» до «живого». Із цього приводу добре висловився англійський біолог Ф. Лемент, що ще в 1953 р. разом з американцем Д. Уотсоном розкрив таємницю структури ДНК: «Ми не бачимо дороги від первісного бульйону до природного добору. Можна прийти до висновку, що походження життя - чудо, але це свідчить лише про наше незнання».

Твердження про біохімічну єдність життя на Землі у свою чергу приводить до висновку про те, що життя на інших планетах може дуже відрізнятися від земного, навіть якщо воно використовує ті ж хімічні елементи. Безперечно, скрізь, де існує життя, повинні бути молекули, що забезпечують самовідтворення. Однак побудовані вони можуть бути не так, як земна ДНК, і можуть нести в собі інший

генетичний код («будуть розмовляти іншою мовою»). У молекулах білка можуть бути використані інші амінокислоти, а в основі розмноження, збереження й передачі інформації може лежати інша хімічна система.

2. Земля — колиска життя. Приймемо апріорі, що життя може існувати на холодних небесних тілах — планетах. Подивимося, наскільки закономірним або випадковим був процес зародження життя на Землі.

Численними лабораторними експериментами вже давно доведено, що для утворення складних органічних молекул, що передують виникненню життя, необхідні наступні умови: наявність у складі небесного тіла всіх хімічних елементів, що входять до складу живого; відповідний температурний режим, що забезпечує перебування води в газоподібному й рідкому стані; відсутність кисню в атмосфері планети, тому що його наявність веде до утворення озонового екрана, що поглинає сонячний ультрафіолет, що, руйнуючи електронні оболонки атомів, дає їм можливість поєднуватися в складні передбіологічні молекулярні сполуки. Як тільки ці умови виконуються, у силу добре відомих законів фізики й хімії негайно починається утворення складних органічних сполук.

Існують дві особливості, що роблять Землю унікальної серед планет Сонячної системи: відстань від Сонця і її розмір. Ці особливості досить важливі для походження й розвитку життя.

Земля перебуває від Сонця на відстані 149 600 000 км. Саме на такій відстані середня температура поверхні планети дозволяє воді, що входить до складу тіл живих істот, перебувати в рідкому стані, а не у вигляді льоду або водяної пари. Якби Земля перебувала на місці Венери, то велика кількість радіації від Сонця зрештою зробило б її схожої на Венеру з потужною атмосферою з вуглекислого газу й занадто високої для існування життя температурою. Якби Земля перемістилася на орбіту Марса, то зменшення кількості сонячного тепла викликало б охолодження океанів і збільшення площі полярних шапок, що зрештою перетворило б її в неконтрольований холодильник із занадто низкою для існування життя температурою.

Що стосується розмірів Землі, то тут так само все зрозуміло. При більших розмірах вона мала б більшу масу, а отже, і більшу силу тяжіння. Тоді її атмосфера нагадувала б атмосферу планет-гігантів - Юпітера або Сатурна - і для життя була б непридатною. При менших розмірах і масі (як у Меркурія) Земля взагалі не могла б утримати атмосферу.

Таким чином, розміри й відстань від центрального світила - це два вирішальні фактори з погляду придатності планети для життя (у всякому разі, схожої на земну).

3. Про ймовірність існування життя на інших пла­нетах. Зі сказаного вище можна зробити дуже важливий висновок: формування переджиття — процес, властивий не тільки Землі.

Оскільки закони фізики й хімії універсальні для всього видимого Всесвіту, то на будь-якій планеті, що перебуває в Сонячній системі або в якій-небудь іншій зоряній системі, при наявності відповідних умов неминуче відбуваються такі ж процеси. Неорганічне

утворення органічних (нехай і простих) сполук з подальшим їхнім ускладненням і поки невідомим переходом до утворення живих систем - це швидше за все повсюдний космічний процес.

У Всесвіті є всі передумови того, що поява життя й розуму на Землі не є чимось винятковим. Інша справа — наскільки ймовірно виявити у Всесвіті планети, де б могли реалізуватися умови, подібні земним.

4. Де у Всесвіті шукати планети, придатні для життя? Дослідження показують, що більшість зірок нашої Галак­тики входить до складу кратних систем. Це свідчить про те, що протозіркова хмара, у якій відбувається формування зірки, як правило, розбивається на фрагменти з утворенням відразу декількох об'єктів. Дуже частий розподіл мас між ними буває нерів­номірним.

Іноді поруч із масивним тілом проявляються одна або дві невеликі зірки у вигляді червоних карликів. Прикладом служить уже згадувана потрійна система α Кентавра. А іноді з залишків речовини, не використаної на утворення основної зірки, маса так мала, що з неї можуть утворитися тільки планети - одна або декілька.

Звичайно, не кожна зірка варта уваги з погляду пошуків біля неї планет, на яких могло б виникнути життя. Знаючи, що для еволюції життя від найпростіших до найвищих форм будуть потрібні величезні проміжки часу (3-4 млрд років), можна виключити з пошуку гарячі білі й блакитні зірки, які не здатні прожити більше 4 млрд років. Якщо в них й є планетні системи, то через короткий строк життя зірки майбутнього в цих планет немає.

Зірки з масою набагато меншою, ніж у Сонця, також не підходять для пошуків. Щоб одержати потрібну кількість тепла від такої зірки, планета повинна перебувати до неї набагато ближче, ніж Земля до Сонця. Наприклад, від зірки Бернарда, другій по далекості від Сонячної системи (6 св. л.), планета повинна перебувати на відстані 1 млн 300 тис. км. Це лише втроє далі, ніж Місяць від Землі!

При таких близьких відстанях планета, як і Місяць, завжди буде повернена до свого Сонця однією стороною. По розрахунках, це повинне значно сповільнити утворення складних хімічних сполук. Але, з огляду на величезний строк життя карликових зірок - 100-150 млрд років, погодимося: у такому далекому майбутньому все можливо. Зараз же шукати там життя безглуздо.

Отже, придатні для життя планети можуть перебувати поблизу зірок, схожих на Сонце. А їх серед 400 млрд зоряного населення нашої Галактики налічується до 28 млрд. Навіть виключивши тих з них, які перебувають у центральних районах зоряної системи, оскільки смертоносний рівень радіації, що панує там, знищить життя в самому зародку - на окраїнах їх залишиться кілька мільярдів. Отже - є надія!

5. Оптимістичні прогнози. Побачити планети біля інших зірок украй важко, тому що їхня яскравість набагато менше яскравості основного світила. Однак існують методи, що дозволяють визначити наявність планет, не бачачи їх. Один з них — метод променевих швидкостей, що при сучасних методиках дозволяє реєструвати коливання променевої швидкості зірки навіть в 3 м/с за рахунок наявності невидимого компонента.

Використовуючи цей метод, два швейцарських дослідники — М. Майор і Д. Квелоц — в 1995 р. оголосили про відкриття першої позасонячної планети. Планета масою 0,47 маси Юпітера перебуває біля непримітної зірки 51 Пегаса й обертається навколо неї з періодом усього 4.2 земної доби. З тих пор до початку XXI в. було відкрито понад сотню планет поблизу зірок у радіусі до двохсот світлових років від Сонця. Для пошуків використовуються самі потужні сучасні наземні оптичні телескопи, такі як 10-метрові «Кек-I», «Кек-II» й інші.

До пошуків планет підключаються всі нові й нові групи дослідників, у їхньому розпорядженні самі потужні телескопи Землі. І якщо кількість виявлених планет у найближчі роки збільшиться в кілька разів, це буде означати, що планетні системи в космосі досить поширені. На жаль, поки всі відкриті планети подібні до планет-гігантів Сонячної системи, але серед них, звичайно, повинні бути й подібні до Землі. Для їхнього пошуку потрібні всього лише нові підходи, нове обладнання. Роботи в цьому напрямку вже ведуться.

Разом з тим триває планування робіт із програми SETI (від англ. Search for Extra Terrestrial Intelligence» - «пошук позаземного розуму»), початих ще в 1960 р. Ф. Дрейком під більш претензійною назвою СЕТI - «зв'язок з позаземним розумом». І якщо спочатку пошуки велися в основному в радіо- і оптичному діапазоні, то зараз більша увага приділяється рентгенівському й гамма-діапазонам, що мають високу здатність передавати велику кількість інформації за одиницю часу. Висновок за межі атмосфери рентгенівських і гамма-приймачів вирішує проблему прийому й передачі сигналів на цих частотах. Крім того, в XXI ст., можливо, будуть використані й інші канали зв'язку, такі як нейтрино й гравітаційні хвилі. Обидва канали відрізняються великою проникаючою здатністю: інформація майже не розсіюється в просторі, отже, без значних втрат може «доносити послання до адресата», переборюючи величезні відстані міжзоряного й навіть міжгалактичного простору.

6. Песимістична точка зору. Однак серед дослідників є й скептично оцінюючі ймовірність виявлення життя й розуму у Всесвіті. Мало того, що всі відомі позасонячні планети мають занадто великі маси, вони ще й рухаються по занадто витягнутих орбітах, що приводить до коливань температур, що виходять за припустимі межі, необхідні для збереження життя. Не виключено, що Сонце з його планетною системою, де кругові орбіти акуратно вкладені одна в іншу, і сама Земля - це екстраординарна рідкість у Всесвіті.

У своїх доказах учені опираються й на дані спектральних досліджень окраїн нашої Галактики, які свідчать про бідність вмісту в зірках таких необхідних для виникнення життя елементів, як залізо, магній і кремній. Ці елементи, утворюючись у ході термоядерних реакцій, розсіюються з надр зірок під час їхніх вибухів. Однак вибухи наднових зірок у межах нашої зоряної системи відбуваються нечасто.

Таким чином, Земля, на якій є не просто життя, життя розумне, представляється (поки!) унікальним добутком природи й (знову таки - поки!) чи не єдиним носієм дивного збігу космічних обставин, що забезпечили появу життя й розуму. І якщо Чумацький Шлях дійсно позбавлений присутності інших представників розумного життя, то важливо робити все можливе, щоб зберегти його Землі.