История всего

Тайсон Нил Деграсс

Голдсмит Дональд

Часть V

Возникновение жизни

 

 

Глава 14

Жизнь во Вселенной

Наши исследования Вселенной привели нас, как и следовало ожидать, к самой заповедной и, пожалуй, самой великой тайне на свете — возникновению жизни и в особенности тех ее форм, с которыми нам когда-нибудь, возможно, доведется наладить общение. Веками человек задумывался о том, каким образом он мог бы отыскать в космосе других разумных существ и, если повезет, вступить с ними в диалог — хотя бы ненадолго, прежде чем кануть в историю. Возможно, ключевые подсказки, которые помогут нам разрешить эту загадку, кроются в космических следах наших собственных истоков, содержащих в себе некоторую информацию о происхождении планеты Земля как одной из планет Солнечной системы, о происхождении звезд, дающих для жизни энергию, и о происхождении и эволюции самой Вселенной как таковой.

Если бы мы могли досконально изучить эти следы до мельчайших подробностей, они показали бы нам, как пройти путь от глобального космического контекста к самому малому, от бескрайнего космоса до отдельных его участков, в которых расцветает и развивается жизнь в самых разных своих проявлениях. Если бы мы могли сравнить между собой разные формы жизни, сформировавшиеся в разных обстоятельствах, мы могли бы лучше понять правила, по которым зарождается жизнь, как в самом широком смысле, так и в конкретных космических ситуациях. Сегодня нам известна лишь одна форма жизни — земная, и все ее виды имеют общие истоки и задействуют молекулы ДНК в качестве фундаментального механизма воспроизводства. Это лишает нас огромного количества альтернативных примеров жизненных форм, отодвигая в неопределенное будущее возможность провести масштабные исследования форм жизни во Вселенной, ведь такого исследования не начать, пока мы не обнаружим жизнь где-либо за пределами своей планеты.

Конечно, все могло быть и хуже. Мы очень многое знаем об истории жизни на нашей планете, и мы должны опираться на эти знания, чтобы вывести некие базовые принципы, касающиеся жизни во Вселенной в целом. Ровно в той степени, в которой на эти принципы можно положиться, они рассказывают нам, когда и где Вселенная обеспечивает или обеспечивала базовые условия для возникновения жизни. При всех своих попытках представить себе жизнь в других мирах мы должны удерживаться от соблазна попасть в ловушку так называемого антропоморфного образа мышления — нашей естественной склонности искренне считать, что внеземные формы жизни должны быть похожи на нашу. Это весьма характерное для человека отношение к данному вопросу:, обусловленное нашим эволюционным и личным опытом здесь, на Земле, ограничивает наше воображение, когда мы пытаемся представить себе, какие формы может принимать внеземная жизнь в других мирах. Только биологи, хорошо знакомые с изумительным по структуре и внешним признакам разнообразием многочисленных форм земной жизни, могут с уверенностью строить теории о том, как могли бы выглядеть инопланетные существа. Их странность с точки зрения нашего восприятия почти наверняка окажется за пределами воображения обывателя.

Возможно, через год или век, а может, и еще намного позже мы либо обнаружим жизнь за пределами Земли, либо наберем достаточно данных того, чтобы прийти к заключению (как склонны верить некоторые ученые) о том, что жизнь на нашей планете — это уникальное явление в галактике Млечный Путь. На данный момент скудность информации на эту тему позволяет нам рассматривать огромное количество возможностей. Так, мы можем найти жизнь на нескольких разных объектах Солнечной системы, что будет означать, что она, вполне вероятно, существует и в миллиардах подобных планетных систем нашей галактики. Или мы можем обнаружить, что в пределах нашей Солнечной системы жизнь есть лишь на Земле, что тем не менее оставит открытым вопрос о возможном существовании жизни вокруг других звезд. Или мы в итоге убедимся, что жизни в других планетных системах точно нет, как бы далеко в космос мы ни пытались заглянуть. В поисках жизни во Вселенной, как и в любой другой деятельности, оптимизм зиждется на положительных результатах, в то время как отрицательные заключения, как правило, порождают пессимизм. Наиболее свежая информация, позволяющая делать новые ставки на обнаружение жизни за пределами Земли, — а именно, обнаружение планет, вращающихся на орбитах вокруг соседних с Солнцем звезд, — склоняет нас к оптимистичному выводу, что жизнь в галактике Млечный Путь может все же оказаться широко распространенной. Тем не менее, прежде чем данное предположение можно будет понемногу возвести в статус положительного утверждения, нам предстоит разрешить еще множество задач. Например, если окажется, что при всем своем изобилии почти все планеты непригодны для зарождения жизни, пессимистичный взгляд на наличие — точнее, отсутствие — инопланетной жизни может оказаться более реалистичным.

Ученые, изучающие возможности существования инопланетной жизни, часто прибегают к формуле Дрейка, названной в честь своего автора Фрэнка Дрейка, американского астронома, который представил ее в начале 1960-х годов. Формула Дрейка представляет собой скорее полезную концепцию, чем непреложную истину о том, как работает физическая Вселенная. Эта формула систематизирует наши знания и наше незнание, представляя столь интересующее нас число — количество мест, где в данный момент в нашей галактике существует разумная жизнь, — в виде ряда параметров, каждый из которых описывает некое необходимое условие формирования разумной жизни. В число этих параметров входят:

♦ количество звезд в галактике Млечный Путь, которые живут достаточно долго для того, чтобы разумной жизни хватило времени сформироваться на планетах, вращающихся вокруг этих звезд;

♦ среднее число планет на орбитах этих звезд;

♦ доля среди них тех планет, на которых сформировались подходящие для жизни условия;

♦ вероятность, что жизнь сможет пойти на этих подходящих планетах полным ходом;

♦ вероятность, что жизнь на такой планете пройдет путь эволюции до разумной цивилизации. Под цивилизацией астрономы обычно подразумевают такие формы жизни, которые будут способны на контакт с нами.

Перемножив между собой все члены этого уравнения, мы получаем то число планет Млечного Пути, на которых когда-либо в истории в принципе существовали или существуют разумные цивилизации. Чтобы получить нужное нам число с помощью формулы Дрейка, то есть количество разумных цивилизаций, существующих в любое заданное время (например, в данный момент), нужно умножить полученное в предыдущем предложении число на шестой и последний параметр, отражающий отношение средней продолжительности существования разумной цивилизации к суммарному возрасту Млечного Пути (равному примерно 10 миллиардам лет).

Для определения каждого из шести членов формулы Дрейка требуются знания в области астрономии, биологии или социологии. Сейчас у нас есть примерные значения первых двух членов этого уравнения, и на получение удовлетворительного значения третьего вряд ли уйдет так уж много времени. С другой стороны, четвертый и пятый члены формулы — вероятность зарождения жизни на подходящей для этого планете и вероятность того, что эта жизнь пройдет весь путь вплоть до становления разумной цивилизации, — требуют от нас обнаружения и изучения различных форм инопланетной жизни по всей галактике. Сегодня любой из нас — не только эксперты — может почти с равным успехом просто угадать или не угадать фактические значения этих параметров. Например, какова вероятность того, что на планете, предлагающей подходящие для жизни условия, эта самая жизнь действительно зародится? Научный подход к этому вопросу однозначен: взять несколько планет с подходящими для жизни условиями, понаблюдать за ними на протяжении нескольких миллиардов лет и проверить, на скольких из них жизнь в итоге зародится. Любая попытка определить среднюю продолжительность жизненного цикла одной цивилизации в галактике Млечный Путь требует нескольких миллиардов лет наблюдений — и это только после того, как мы найдем несколько таких цивилизаций, которые и составят нашу репрезентативную выборку.

Вам не кажется, что это безнадежно? Возможность решить-таки формулу Дрейка лежит в далеком необозримом будущем, если только нам не повстречается цивилизация, которая уже давно решила ее сама и, возможно, использует в качестве точки замера. Но эта формула дает нам полезные наработки о том, что потребуется для того, чтобы оценить, сколько же цивилизаций есть в нашей Галактике сейчас. Шесть членов формулы Дрейка похожи друг на друга в плане своих математических функций, которые они выполняют в получении ее решения: каждый из них оказывает на результат прямое множащее воздействие. Если, к примеру, вы считаете, что на одной из трех планет, пригодных для жизни, собственно формируется эта жизнь, но потом узнаете, что их всего одна из 30, получится, что ваш прогноз превысил количество таких цивилизаций в десять раз (это предполагая, что значения всех остальных параметров корректны).

Исходя из того, что нам уже известно сегодня, первые три члена формулы Дрейка указывают на то, что в Млечном Пути существуют миллиарды потенциальных участков для существования жизни. Мы ограничиваемся пределами Млечного Пути из скромности, а также на основании соображений о том, что цивилизациям из соседних галактик будет в разы труднее выйти с нами на связь, как и нам с ними. Если хотите, можете развернуть дебаты о поиске смысла жизни и самой жизни со своими друзьями, родственниками и коллегами, в том числе о том, какие значения могут принимать оставшиеся три параметра. Выберите недостающие числа так, чтобы у каждого из вас появился свой собственный прогноз о количестве технологически подкованных цивилизаций нашей галактики. Если вы, например, верите, что жизнь зарождается на большинстве планет, предлагающих для этого подходящие условия, и что большинство таких зарождающихся цивилизаций становится в итоге разумными, вы можете прийти к выводу о том, что в какой-то момент времени на миллиардах планет галактики Млечный Путь существовала, существует и будет существовать разумная цивилизация. Если же вы вынуждены подытожить, что лишь на одной из тысячи планет создаются пригодные для жизни условия и что только на одной из тысячи таких пригодных планет может возникнуть разумная жизнь, у вас останутся только тысячи, но никак не миллиарды планет с разумными цивилизациями. Означает ли этот широчайший диапазон возможных ответов, что формула Дрейка — дикая и необузданная блажь, а не результат научных изысканий? Никак нет. Такой результат — всего лишь доказательство того титанического труда, который еще предстоит выполнить ученым ради того, чтобы достоверно ответить на столь сложный вопрос, основываясь на столь ограниченных познаниях.

Трудности, с которыми мы сталкиваемся при попытке наделить примерными значениями три последних члена формулы Дрейка, подчеркивают ту опасность, что поджидает нас каждый раз, когда мы позволяем себе делать грубые обобщения на основании одного-единственного примера — или не имея примера как такового вообще. Например, нам очень нужно оценить среднюю продолжительность жизни цивилизации в галактике Млечный Путь; но как это сделать, если мы не имеем ни малейшего понятия о том, как долго просуществует наша собственная цивилизация? Следует ли нам утратить всякую веру в свои догадки относительно значений этих чисел? Но это бы только акцентировало наше невежество, заодно лишая нас удовольствия воображать и обсуждать. Когда и если, в отсутствие конкретных данных или догмы, нам захочется порассуждать консервативно, наиболее безопасным будет предположение, что мы не являемся чем-то из ряда вон выходящим (хотя и это может в итоге оказаться в корне неверно). Астрофизики называют это предположение принципом Коперника, который еще в середине XVI века постановил Солнцу быть центром целой звездной системы, чем оно, как оказалось позднее, и является. До этого, несмотря на выраженную древнегреческим философом Аристархом мысль о гелиоцентрической Вселенной еще в III веке до н. э., идея космоса, центром которого является Земля, преобладала в умах и сердцах на протяжении последних двух тысячелетий. Зашифрованная в учениях Аристотеля и Птолемея, а также в проповедях Римско-католической церкви, эта догма заставила большинство европейцев верить в то, что центром всего мироздания является Земля. Должно быть, это выглядело более чем логично при взгляде на небо над головой — словно некий божественный умысел для нашей планеты. Даже сегодня огромный процент населения Земли — и вполне возможно, что подавляющее большинство, — продолжает считать так из-за того, что Земля кажется неподвижной, в то время как вокруг нас вращаются все небеса, вместе взятые.

Хотя у нас нет никаких гарантий того, что принцип Коперника задает нам верное направление в наших научных исследованиях, он все же играет роль полезного противовеса нашей естественной склонности к тому, чтобы считать себя особенными. Еще более важная его особенность заключается в том, что у этого принципа на сегодня исключительно блестящие исторические показатели, которые оставляют нас в скромном восхищении раз за разом: Земля — это не центр Солнечной системы, Солнечная система — не центр галактики Млечный Путь, а галактика Млечный Путь — отнюдь не центр Вселенной. А если кто-то думает, что быть с краю — тоже особенная позиция, так ведь мы и отнюдь не с самого краю находимся. Соответственно, взвешенный и современный выбор — это придерживаться уверенности в том, что жизнь на Земле следует принципу Николая Коперника. Раз так, то что же может подсказать нам жизнь на Земле — ее происхождение, компоненты и структура — о жизни в других уголках Вселенной?

Стремясь ответить на этот вопрос, мы должны пропустить через себя огромный и невероятно разнообразный объем биологической информации. Для каждой космической точки замера, полученной путем продолжительных наблюдений за объектами, расположенными на огромном расстоянии от нас, у нас есть тысячи фактов биологического характера. Разнообразие известных нам форм жизни поражает всех нас — и в особенности биологов — каждый день. На одной-единственной планете Земля одновременно существуют (помимо бессчетного количества других форм жизни) ряска, жуки, губки, медузы, змеи, кондоры и гигантские секвойи. Представьте себе эти семь организмов, выстроенные в торжественную линейку друг рядом с другом в порядке возрастания размера. Если бы вы не знали об этом заранее, вам было бы трудно поверить в то, что все они родом из одной и той же Вселенной, не говоря уж об одной и той же планете. Попробуйте описать змею кому-нибудь, кто никогда ее не видел: «Нет, ты должен мне поверить! Я только что видел это животное с планеты Земля, которое:

♦ отслеживает свою добычу с помощью инфракрасных биолокаторов;

♦ способно проглотить целиком другое животное, размером в пять раз превышающее размер его собственной головы;

♦ не имеет ни рук, ни ног, ни каких-либо еще конечностей;

♦ и в то же время способно скользить по земле практически так же быстро, как ты идешь!»

В сравнении с удивительным разнообразием жизни на Земле ограниченные видение и изобретательность голливудских сценаристов, пытающихся придумать альтернативные формы жизни, просто постыдны. Конечно, писатели и сценаристы, возможно, просто идут на поводу у широкой публики, которая предпочитает привычные ей ужасы и пришельцев по-настоящему неведомым формам жизни. Но за исключением нескольких выдающихся примеров вроде тех, что предлагали нам фильм «Капля» 1958 года или Стэнли Кубрик в своей картине «2001 год: Космическая одиссея», голливудские инопланетяне выглядят все как один на удивление человекоподобными. Какими бы страшными или милыми они ни были, почти у всех у них по два глаза, один нос, рот и два уха, голова, шея, плечи, рук и ладони, пальцы, туловище, две ноги и две ступни — и они умеют ходить. С анатомической точки зрения эти создания практически неотличимы от людей, а ведь предполагается, что они родом с других планет — плоды совершенно независимых от Земли эволюционных процессов. Более вопиющее нарушение принципа Коперника трудно себе вообразить.

Астробиология, изучающая возможности возникновения внеземной жизни, числится среди наиболее отвлеченных научных дисциплин современности, однако астробиологи могут с уверенностью утверждать, что жизнь в любой другой части Вселенной, разумная или не очень, будет наверняка выглядеть по меньшей мере столь же экзотично, как и некоторые из биологических видов планеты Земля, более того, она наверняка будет экзотичнее в разы. Когда мы прикидываем вероятность существования жизни где-либо еще в необъятном пространстве нашей Вселенной, мы должны приложить усилия для того, чтобы выбросить из головы навязанные Голливудом образы и стереотипы. Да, это будет непросто, но по-другому никак нельзя., если мы хотим оценить с научной, а не эмоциональной точки зрения свои шансы на обнаружение других существ, с которыми, возможно, мы когда-нибудь сможем сесть и спокойно поговорить.

 

Глава 15

Возникновение жизни на Земле

Поиск жизни во Вселенной начинается с глубоко философского вопроса: что такое жизнь? Астробиологи честно скажут вам, что на этот вопрос нет простого и общепринятого ответа. Говорить, что жизнь можно сразу узнать, как только увидишь ее воочию, тоже довольно бессмысленно. Какие бы характерные свойства мы ни приписывали одушевленным организмам Земли в отличие от неодушевленных, мы всегда умудряемся найти пример того, как эта грань между ними теряет однозначность или вообще стирается. Некоторые или все живые существа растут, движутся или разлагаются, но это может происходить и с предметами, которые мы бы никогда не назвали живыми. Жизнь — она воспроизводится? Но это делает и огонь. Жизнь — она эволюционирует, чтобы создавать новые формы самой себя? Но так делают и определенные кристаллы, помещенные в водный раствор. Мы можем утверждать, что некоторые формы жизни можно опознать при первом же взгляде на них — вы же не будете сомневаться, увидев орла лосося, что они живые? Но любой, кто более или менее знаком с потрясающим разнообразием жизни на планете Земля, признает: многие живые создания могут оставаться неузнанными на протяжении очень долгого времени, пока сочетание удачи и опыта специалиста не помогут обнаружить в них жизнь.

Так как жизнь коротка, нам приходится двигаться вперед, вооружившись сработанным на скорую руку и в целом подходящим для наших нужд описанием жизни. Вот таким: жизнь состоит из наборов объектов, которые могут одновременно воспроизводиться и эволюционировать. Мы не можем называть группу объектов живыми только потому, что они умеют количественно размножаться. Чтобы считаться формой жизни, они также должны преобразовываться в новые формы с течением времени. Такое определение сводит на нет возможность того, что живым может называться какой-либо единичный объект. Вместо этого мы должны изучать диапазон объектов в пространстве, отслеживая их существование во времени. Подобное определение жизни может в будущем оказаться слишком ограничивающим, но пока мы с вами будем пользоваться именно им.

Изучая одну форму жизни на нашей планете за другой, биологи обнаружили некое общее характерное для земной жизни свойство. Вещество, из которого сделано каждое живое существо на Земле, состоит в основном всего лишь из четырех химических элементов: водорода, кислорода, углерода и азота. Все другие элементы, вместе взятые, составляют менее 1 % массы любого живого организма. Помимо этой великолепной четверки, в больших и малых созданиях нашей планеты можно найти немного фосфора, который считается среди прочих элементов самым важным и без которого некоторые формы жизни невозможны в принципе, а также серу, соду, магний, хлор, калий, кальций и железо.

Но можем ли мы на основе данной особенности земной жизни сделать вывод, что она характерна и для внеземных форм жизни в других регионах космоса? Тут нам, бесспорно, пригодится принцип Коперника во всей своей полноте. Четыре химических элемента, которые образуют всю основную жизнь на Земле, входят в список из шести самых распространенных элементов Вселенной как таковой. Так как два других элемента из этого списка — гелий и неон — практически никогда не соединяются с другими элементами, получается, что жизнь на Земле состоит из самых распространенных и химически активных ингредиентов всего космоса вообще. Среди всех возможных предположений о том, из чего образуются живые структуры в других мирах, идея, что их жизнь должна состоять из более или менее тех же элементов, что и земная, кажется самой очевидной. Если бы жизнь на нашей планете состояла преимущественно из четырех самых редких элементов Вселенной — ниобия, висмута, галлия и плутония, — то у нас был бы все основания подозревать, что мы представляем собой нечто особенное в этой Вселенной. Но вместо этого химический состав жизни на Земле оптимистично подсказывает нам, что вероятность существования жизни за пределами нашей планеты как минимум нельзя сбрасывать со счетов.

Состав жизни на Земле соответствует принципу Коперника в еще большей степени, чем можно было бы предположить. Если бы мы жили на планете, сделанной преимущественно из водорода, кислорода, углерода и азота, тогда сам факт, что живущие на ней организмы тоже состоят из этих же четырех элементов, вряд ли бы нас сильно удивил. Но Земля состоит в основном из кислорода, железа, кремния и магния, а ее ближайшие к поверхности слои — из кислорода, кремния, алюминия и железа. Только один из этих химических элементов — кислород — входит в список самых распространенных во Вселенной. Когда мы заглядываем в земные океаны, почти целиком сделанные из водорода и кислорода, нам кажется удивительным, что в список самых распространенных в мире элементов также входят углерод и азот, а не хлор, сода, сера, кальций или калий, которые являются самыми распространенными элементами из растворенных в океанической воде. Распределение элементов в живых организмах на Земле напоминает состав звезд — и гораздо больше, чем оно напоминает состав самой Земли. В результате получается, что образующие жизнь элементы гораздо более распространены во Вселенной, чем элементы, входящие в состав планеты Земля. А это уже неплохая точка отсчета для тех, кто надеется найти жизнь в самых разных совокупностях условий, возможно не похожих одна на другую.

Установив, что сырья для создания жизни во всей Вселенной более чем предостаточно, мы можем задаться вопросом: как часто наличие этого сырья, удобного места в космосе, где это сырье могло бы скопиться в достаточном количестве, и удобного источника энергии в виде расположенной поблизости звезды приводит к зарождению и существованию жизни? Когда-нибудь, когда под рукой у нас будет список возможных территорий для существования жизни в окрестностях Солнца, мы сможем ответить на этот вопрос статистически точно. Но пока этих данных у нас нет, придется снова пойти в обход и спросить себя: откуда взялась жизнь на планете Земля?

Возникновение жизни на Земле покрыто пеленой недостоверности. Наше невежество в данном вопросе является результатом не в последнюю очередь того, что те таинственные события явления, которые вдохнули жизнь в ранее неодушевленное вещество миллиарды лет назад, не оставили за собой никаких определенных следов. Для прошлого, насчитывающего более 4 миллиардов лет, палеонтологического и геологического наследия просто не существует. При этом большинство палеобиологов — ученых, занимающихся воссозданием жизни, существовавшей в давно ушедшие эпохи, — считает, что первые формы жизни появились на нашей планете именно в эту эпоху в истории Солнечной системы — от 4,6 до 4 миллиардов лет назад, то есть в первые 600 миллионов лет после образования Солнца и его планет.

Отсутствие любых геологических вещественных доказательств, датируемых более чем 4 миллиардами лет назад, связано с движениями земной коры, которое называется континентальным дрейфом или, как принято в научных кругах, тектоникой плит. Эти движения, вызванные теплом, поднимающимся из недр Земли, постоянно заставляют сегменты коры нашей планеты — плиты — скользить, сталкиваться и наезжать друг на друга. Тектонические движения плит медленно и неумолимо погребли под собой все, что когда-то лежало на самой поверхности Земли. В результате нам осталось совсем немного скальных пород и камней возрастом более 2 миллиардов лет — и ни одного, которому было бы в принципе больше 3,8 миллиарда лет. Этот факт в сочетании с разумным заключением о том, что самые первые примитивные формы жизни имели весьма мало шансов оставить за собой палеонтологические следы, оставил нашу планету без малейшего надежного источника информации о том, какой была жизнь на Земле в первые 1 или 2 миллиарда лет ее истории. Самым древним подтвержденным источникам информации о земной жизни, что у нас есть, «всего» 2,7 миллиарда лет, а несколько косвенных улик позволяют предположить, что жизнь уже существовала еще 1 миллиардом лет ранее.

Большинство палеонтологов считает, что жизнь возникла на Земле не менее 3 миллиардов лет назад, но вполне возможно, что и более 4 миллиардов лет назад — в первые 600 миллионов лет после образования нашей планеты. Их заключение основано на определенном справедливом предположении о примитивных организмах. Во времена чуть менее 3 миллиардов лет назад в атмосфере Земли начало основательно повышаться содержание кислорода. Мы знаем это из геологического профиля планеты, который не зависит от наличия каких-либо древних окаменелостей или других палеонтологических свидетельств: кислород вызывает медленное ржавление — коррозию — насыщенных железом скал, что придает им чудесный красный оттенок вроде того, которым славятся знаменитые скалы Большого каньона в Аризоне. Каменистые породы «предкислородной» эпохи такого цвета не бывают — как и, впрочем, не выказывают других явных признаков наличия этого элемента.

Появление атмосферного кислорода сыграло роль величайшего «загрязнения» атмосферы в истории Земли. Атмосферный кислород способен не только на химическую реакцию с железом, он также отбирает питание из (метафорических) ртов примитивных организмов, соединяясь со всеми простыми молекулами, которые в исходном своем виде могли бы стать питательными элементами для ранних форм жизни. Таким образом, появление кислорода в атмосфере Земли стало поводом для уже существовавших на планете форм жизни пересмотреть свою философию и либо адаптироваться, либо умереть. Это также означает, что, если бы на тот момент жизни еще не было, она уже никогда не возникла бы, ведь гипотетическим новообразовавшимся организмам было бы нечего есть: их еда уже окислилась бы и заржавела. Эволюционная адаптация к этому загрязнению неплохо сработала во многих случаях: дышащие кислородом животные отличное тому подтверждение. Идея полностью спрятаться от кислорода тоже оказалась удачной: и по сей день в желудке каждого животного, включая человека, живут миллиарды организмов, которые успешно плодятся в этой гипоксической (бескислородной) среде, но гибнут, стоит им оказаться на воздухе.

Что насытило атмосферу Земли кислородом? Большая его часть появилась от крошечных организмов, которыми полнились моря: они производили кислород в процессе фотосинтеза. Какое-то количество кислорода появилось бы на Земле и в условиях полного отсутствия жизни: ультрафиолет из солнечного света разбивал некоторое количество молекул О на поверхностях океанов, высвобождая атомы водорода и кислорода и насыщая ими воздух. Каждый раз, когда значительный объем жидких вод планеты подвергается воздействию звездного цвета, атмосфера этой планеты, как и в случае с земной, начинает обогащаться кислородом. На это уходят сотни миллионов или даже миллиарды лет. Там наличие атмосферного кислорода не даст возникнуть жизни, так как его атомы соединятся с атомами всех остальных потенциально питательных веществ, которыми могли бы угощаться эти формы жизни. То есть кислород убивает! А ведь мы привыкли думать об этом химическом элементе периодической таблицы совсем по-другому, однако для космоса в целом справедливо следующее заключение: жизнь должна начаться на ранних этапах истории планеты, иначе в ее атмосфере рано или поздно появится кислород — и сделает это невозможным.

Отсутствующая в геологическом профиле планеты эпоха соответствует времени так называемой бомбардировки, которая продолжалась в те ключевые первые несколько сотен миллионов лет после образования Земли. Вся поверхность планеты тогда подвергалась непрекращающимся ударам космических объектов. В те несколько сотен тысяч тысячелетий падающие на Землю объекты размером с тот метеорит, что оставил за собой знаменитый Аризонский кратер, ударялись об нее несколько раз в столетие, а еще более крупные объекты — до нескольких миль в диаметре — сталкивались с нашей планетой каждые несколько тысяч лет. Каждое из таких основательных столкновений приводило к вынужденным ландшафтным работам локального характера, и сотни тысяч подобных инцидентов сыграли глобальную роль в формировании топографии нашей планеты.

Как все это повлияло на зарождение жизни? Биологи утверждают, что подобная агрессия со стороны космоса могла быть причиной как зарождения жизни, так и ее конца, причем неоднократно. Большинство падающего на Землю космического материала во времена бомбардировки состояло из комет, которые, по сути, представляют собой большие снежки с некоторым количеством камня и грязи. Их кометный «снег» состоит из замерзшей воды и замерзшего же углекислого газа, который многие из нас привыкли называть «сухим льдом». Вдобавок к снегу, песку и камням с высоким содержанием минералов и металлов, в кометах, которые бомбардировали Землю в первые несколько сотен миллионов лет ее истории, содержалось множество разнообразных малых молекул, таких как метан, аммиак, метиловый спирт, цианистый водород и формальдегид. Эти молекулы наряду с водой, моноокисью углерода (угарный газ) и углекислым газом и стали основным сырьем создания жизни. Все они состоят из водорода, углерода, азота и кислорода, и все они представляют собой первые шаги в формировании более сложных молекул.

Получается, что кометная бомбардировка обеспечила Землю некоторым запасом воды ее морей и океанов и тем сырьем, из которого затем могла возникнуть жизнь. Да и сама жизнь могла прибыть к нам на Землю на борту этих комет, хотя их низкая температура (как правило, составляющая несколько сотен градусов ниже нуля по шкале Фаренгейта) противоречит логике образования действительно сложных молекул. Но независимо от того, прибыла ли жизнь на Землю с кометами или нет, сами кометы вполне могли не раз оказаться причиной ее уничтожения. Жизнь, по меньшей мере в своих самых примитивных формах, могла начинаться «урывками» — снова и снова, раз за разом, и каждый новый комплект организмов мог выживать на протяжении нескольких сотен тысяч или даже миллионов лет, пока столкновение планеты с особенно крупным космическим объектом не опустошало ее, уничтожая все живое, которому через какое-то время предстояло появиться вновь, чтобы вновь быть уничтоженным…

На основании двух установленных фактов у нас есть возможность с довольно высокой долей уверенности утверждать, что такое возникновение жизни «урывками» действительно имело место быть. Во-первых, жизнь на нашей планете появилась скорее рано, чем поздно, — в первую треть имеющейся на сегодня истории Земли. Если жизнь смогла появиться — и появилась — за один миллиард лет, то есть некоторая вероятность того, что она могла сделать это и за более короткий срок. Вполне возможно, что на возникновение жизни нужно не более нескольких миллионов или, может, десятков миллионов лет. Во-вторых, мы знаем, что столкновения между крупными объектами и Землей раз в несколько десятков миллионов лет действительно уничтожали большинство видов живых существ, обитавших на нашей планете. Самый известный подобный случай — это исчезновение жизни в мелово-третичный период 65 миллионов лет назад: тогда погибли все нелетающие динозавры и огромное количество других видов. Правда, даже это массовое вымирание недотягивает до самого масштабного из известных истории: в пермотриасовый период 252 миллиона лет назад исчезло почти 90 % всех форм морской жизни и 70 % всех наземных позвоночных — в качестве преобладающей формы жизни на Земле тогда остались грибы.

И мелово-третичное, и пермотриасовое исчезновение видов произошли в результате столкновений с Землей объектов шириной до двух десятков миль. Геологи обнаружили громадный кратер возрастом 65 миллионов лет, чье образование совпадает с мелово-третичным исчезновением видов. Этот кратер тянется через северную часть полуострова Юкатан и уходит в морское дно. Крупный кратер того же возраста, что и пермотриасовый инцидент, тоже существует: он был найден у северо-западного побережья Австралии. Но столь массовое вымирание могло стать результатом не только столкновений, как таковых, но и еще каких-то факторов, например постоянных извержений вулканов. Даже один-единственный пример исчезновения динозавров в мелово-третичную эпоху напоминает нам о том, какой огромный ущерб может нанести жизни на Земле комета астероид. В эпоху бомбардировки Земля должна была регулярно содрогаться не только от подобных событий, но и от гораздо более серьезных последствий столкновений с объектами диаметром по 50, 100 или даже 250 миль каждый. Каждая подобная встреча, должно быть, уничтожала земную жизнь если и не подчистую, то оставляя в живых лишь крошечный процент обитателей — и эти встречи должны были приключаться гораздо чаще, чем в нынешнее время происходят столкновения с десятимильными объектами. Наши текущие знания в области астрономии, биологии, химии и геологии указывают на то, что на ранних стадиях своего существования Земля была способна создавать жизнь, а ее космическое окружение было способно эту жизнь уничтожать. И если где-то относительно недавно сформировалась какая-нибудь звезда, а вокруг нее — несколько планет, то вполне возможно, что они сейчас подвергаются со стороны останков этого формирования интенсивной бомбардировке, которая уничтожает все формы жизни на этой далекой планете.

Более 4 миллиардов лет назад большая часть строительного материала, оставшегося от образования Солнечной системы, либо столкнулась с планетами (и осталась на них), либо переместилась на орбиты, на которых столкновения не происходят. В результате наша космическая община понемногу сменила политику бесперебойной бомбардировки на политику всеобщего мира и спокойствия, которыми мы и имеем удовольствие наслаждаться сегодня. Лишь раз в несколько десятков сотен миллионов лет столкновения с объектами, достаточно крупными для того, чтобы представлять собой угрозу жизни на Земле, все еще происходят. Оценить древнюю и неисчезающую угрозу, исходящую от космических агрессоров, можно, взглянув на полную Луну. Огромные равнины из лавы, из которых получилось «лицо» на поверхности Луны, являются результатами громадных внешних воздействий около 4 миллиардов лет назад: тогда как раз завершилась эпоха бомбардирования. В то же время кратер Тихо шириной 55 миль появился вследствие менее значительного по силе, но все еще очень значительного по сути своей события, произошедшего вскоре после того, как с лица Земли пропали динозавры.

Мы не знаем, существовала ли жизнь 4 миллиарда лет назад, стойко преодолевая бомбардировку, или же зародилась только по окончании тех смутных времен, когда наступило относительное затишье. Но и в том и в другом случае резонно будет признать, что падающие на Землю объекты могли принести с собой семена жизни. Если жизнь возникала и исчезала раз за разом, пока с небес сыпался смертельный дождь из булыжников, то процессы ее становления должны быть весьма жизнестойкими и мы можем обоснованно предполагать, что те же процессы могут протекать вновь и вновь и в других мирах, подобных нашему. Если же жизнь на Земле возникла лишь однажды — сама по себе или в результате космического оплодотворения, — то само это возникновение вполне можно рассматривать как невероятно удачное стечение обстоятельств.

Так иначе, ключевой вопрос о том, как возникла жизнь на Земле и сколько раз это произошло, остается без уверенного ответа, хотя разговоры и размышления об этом уже давно обрели свою собственную долгую и местами удивительную историю. Великая награда ждет того, кто сможет разрешить эту загадку. От Адамова ребра до монстра доктора Франкенштейна, человек всегда отвечал на этот вопрос, ссылаясь на таинственную élan vital — силу жизни, которая превращает неодушевленное вещество в живой организм.

Ученые стремятся копать как можно глубже, проводя лабораторные эксперименты и изучая имеющийся у них палеонтологический профиль, представленный различными окаменелостями, чтобы как можно точнее определить ту границу, что разделяет одушевленное и неодушевленное, и понять, как смогла природа преодолеть эту границу, пока больше напоминающую не узкую канаву, но громадную пропасть. Ранние научные рассуждения о возникновении жизни ссылались на взаимодействие простых молекул, сконцентрированных в водоемах приливных бассейнах, вследствие чего постепенно образовывались все более сложные молекул. В 1871 году, через 12 лет после издания замечательной книги Чарльза Дарвина «Происхождение видов», в которой он рассматривал вероятность того, что «все органические существа, когда-либо жившие на Земле, могли произойти от одной первобытной формы», Дарвин написал своему приятелю Джозефу Хукеру следующее:

«…Часто говорят, что все условия для первого появления живого организма существуют сейчас и что они могли существовать всегда. На если бы сейчас (и ах — какое большое „если бы“!) в каком-либо теплом водоеме, содержащем все необходимые соли аммония и фосфора и доступном для воздействия света, тепла, электричества и т. п., химически образовался белок, способный к дальнейшим все более сложным превращениям, то в наши дни такое вещество было бы незамедлительно поглощено, а ведь такое не могло случиться тогда, иначе жизнь так никогда и не сформировалась бы».

Другими словами, в те времена, когда Земля созрела для создания жизни, базовые соединения, необходимые обмена веществ, могли существовать в избытке, и при этом не было ничего, что могло бы съесть их. (И, как мы уже отмечали, кислорода, который мог бы соединиться с ними и испортить их потенциальные питательные свойства, тоже еще не было.)

С наручной точки зрения ничто не может быть успешнее экспериментов, которые можно сравнить с реальностью. В 1953 году, стремясь протестировать идею Дарвина о зарождении жизни в водоемах и приливных бассейнах, аспирант Чикагского университета Стэнли Миллер и его руководитель, нобелевский лауреат Гарольд Юри, провели известный эксперимент, в рамках которого в сильно упрощенном и гипотетическом водоеме воссоздали условия ранней Земли. Миллер и Юри частично заполнили лабораторную колбу водой и добавили туда газовую смесь из водного пара, водорода, аммиака и метана. Они нагрели флягу снизу, выпарив некоторое количество ее содержимого, и отправили его по стеклянной трубке в другую колбу, где электрический разряд имитировал молнию. После этого смесь возвращалась в первую колбу, завершая этим цикл событий, которые затем повторялись в течение нескольких дней (нет, не нескольких тысяч лет, конечно). По прошествии этого скромного промежутка времени Миллер и Юри обнаружили, что вода в нижней части колбы содержит в себе вязкий «органический продукт» — химическое соединение из множества сложных молекул, включая различные виды сахара и две простейшие аминокислоты: аланин и гуанин. Молекулы белка состоят из 22 аминокислот, соединенных друг с другом в форме различных структур, а эксперимент Миллера — Юри за удивительно короткий промежуток времени провел нас от ряда простейших молекул до формирования первых аминокислот, молекулы которых являются строительными кирпичиками живых организмов. В результате эксперимента Миллера — Юри были также получены в меру сложные молекулы, которые называются нуклеотидами: они являются ключевым структурным элементом ДНК — той огромной белковой молекулы, которая несет в себе указания по формированию новых копий живого организма. И все же до возникновения жизни в искусственно созданных в лаборатории условиях нам еще очень и очень далеко. Огромная и очень важная пропасть, которую пока не смогли преодолеть ни один человеческий эксперимент человеческое изобретение, разделяет образование аминокислот — пусть даже их было бы все 20, чего добиться нам, кстати, не удается, — и возникновение жизни. Молекулы аминокислот были также обнаружены в самых древних и наименее подвергнувшихся изменениям метеоритах, которые предположительно оставались в практически первозданной форме на протяжении всех 4,6 миллиарда лет истории Солнечной системы. Это поддерживает общее заключение о том, что аминокислоты могут образовываться в результате естественных процессов в самых разных условиях. По сути, результаты эксперимента не являются шокирующими и даже в целом удивительными: более простые молекулы, которые входят в состав живых организмов, образуются в ряде ситуаций довольно быстро, но о жизни как таковой этого сказать нельзя. Ключевой вопрос все еще оставлен без ответа: как группа молекул, пусть даже идеально подготовленная для зарождения жизни, провоцирует в итоге возникновение этой самой жизни?

Поскольку у Земли в ее детстве было не просто много недель, но много миллионов лет на создание жизни, эксперимент Миллера — Юри в целом поддержал модель возникновения жизни в водоемах. Сегодня же большинство ученых, озабоченных обретением знаний о том, как зародилась жизнь, считают данный эксперимент слишком ограниченным, чтобы опираться на его результаты.

Такое изменение отношения к эксперименту вызвано не сомнительностью его результатов, скорее осознанием потенциальных изъянов в гипотезе, на которую он ссылается. Чтобы понять, в чем заключается этот изъян, нам следует обратиться к современной биологии, которая сможет рассказать нам кое-что о древнейших формах земной жизни.

Сегодня эволюционная биология опирается на тщательное изучение сходств и различий между живыми существами с точки зрения их молекул ДНК и РНК, в которых содержится информация о том, как этому организму функционировать и размножаться. Внимательное сравнение этих относительно огромных и сложных молекул позволило биологам, среди которых великим первопроходцем был Карл Безе, создать эволюционное древо жизни, которое демонстрирует так называемые эволюционные расстояния между различными формами жизни, определенные на основании того, насколько различаются молекулы ДНК и РНК этих форм жизни.

Это древо жизни насчитывает три ветви-домена: археи, бактерии и эукариоты — они заменили собой биологические царства, которые ранее считались фундаментальными в классификации жизни на Земле. В класс эукариотов входят все организмы, индивидуальные клетки которых отличаются четко определенным центром, или ядром, внутри которого содержится генетический материал, управляющий размножением этих клеток. Это свойство делает эукариотов сложнее двух других классов. Действительно, все формы жизни, знакомые обывателю, относятся к этой ветви древа. Мы можем с уверенностью утверждать, что эукариоты появились позднее, чем археи или бактерии. Так как бактерии расположены дальше от истоков древа жизни (то есть от его корней), чем археи (по той простой причине, что их ДНК и РНК претерпели более явные изменения), археи, как и подразумевает их название, почти наверняка представляют собой наиболее древнюю — архаичную — форму жизни. Вот теперь и сюрприз: в отличие от бактерий и эукариотов, класс архей состоит преимущественно из экстремофилов — организмов, которые любят жить и живут в любви в том, что мы называем экстремальными условиями: температура не ниже точки кипения воды, высокая кислотность и прочие обстоятельства, в которых другие формы жизни погибают. Безусловно, если бы у экстремофилов были свои собственные биологи, они бы считали себя нормальными, а всех тех, кто предпочитает жить при комнатной температуре, — экстремофилами. Современные исследования такого древа жизни предполагают, что жизнь началась с экстремофилов и только позднее эволюционировала до тех форм жизни, которые выигрывают от того, что мы называем нормальными условиями.

В таком случае «небольшому теплому водоему» Дарвина вместе с приливными бассейнами, воссозданными в эксперименте Миллера — Юри, не остается ничего другого, как испариться, пополнив собой водянистый туман отвергнутых гипотез. И никаких вам путешествий пара туда-сюда с постепенным его химическим обогащением. Вместо этого придется искать истоки жизни в тех местах, где из-под земли вырывается невероятно горячая вода — возможно, с множеством различных кислот в своем составе.

За последние несколько десятилетий океанографам удалось обнаружить несколько подобных мест, а также страннейшие формы жизни, которые в них развиваются. В 1977 году два океанографа, испытывающие исследовательский аппарат для глубоководных погружений, обнаружили первые отверстия в дне Тихого океана в полутора милях от его поверхности неподалеку от Галапагосских островов. В районе этих отверстий земная кора напоминает кухонную плиту, создавая высокий уровень давления внутри тяжелого и прочного котла с фиксируемой крышкой и нагревая воду выше ее обычной температуры кипения, но не давая ей выкипеть совсем. Как только крышка частично приподнимается, сжатая и исключительно горячая вода выплескивается из-под земной коры в холодный бассейн океана.

Такая горячая морская вода, вырывающаяся из этих отверстий, содержит в себе растворенные минералы, которые быстро скапливаются и затвердевают, окружая отверстия огромными пористыми каменными трубами — раскаленными внутри и более прохладными по краям, — которые и пребывают в контакте с морской водой. В создавшемся температурном диапазоне обитают бесчисленные формы жизни, никогда не видевшие солнца и ничего не знающие о нагревании за счет солнечного света, хотя для жизни им действительно необходим кислород, растворенный в морской воде. Этот кислород, в свою очередь, получается в результате жизнедеятельности организмов, обитающих ближе к поверхности воды. Эти стойкие создания живут за счет геотермальной энергии, тепло которой включает себя как тепло из остатков энергии образования Земли, так и тепло, выделяющееся при радиоактивном распаде нестабильных изотопов вроде алюминия-26, который занимает миллионы лет, калия-40, полураспад которого длится несколько миллиардов лет.

Около этих геотермальных отверстий, намного ниже глубины, на которую может проникнуть солнечный свет, океанографы обнаружили огромных трубчатых червей длиной с человека, прекрасно живущих среди целых колоний бактерий и других существ поменьше. Вместо того чтобы набираться энергии у солнца, как это делают растения, способные на фотосинтез, эти глубинные формы жизни опираются на хемосинтез, в процессе которого энергия создается за счет текущих химических реакций, которые, в свою очередь, зависят от геотермального тепла.

Как работает этот хемосинтез? Горячая вода, вырывающаяся из-под морского дна, наполнена соединениями водорода с серой и водорода с железом. Бактерии, скопившиеся у таких геотермальных источников, соединяют эти молекулы с атомами водорода и кислорода из молекул воды и с атомами углерода и кислорода из молекул углекислого газа, растворенного в воде. В результате этих реакций из углерода, кислорода и водорода образуются более крупные молекулы — углеводы. Таким образом, бактерии, обитающие у источников такой насыщенной минералами горячей воды, ведут себя сродни своим родственникам, что живут ближе к поверхности океана, — ведь те тоже умеют синтезировать углеводы из углерода, кислорода и водорода. Одни микроорганизмы черпают для этого синтеза энергию у солнца, а другие — из химических реакций, происходящих на морском дне. Поблизости от геотермальных источников другие организмы поглощают бактерии, производящие углеводы, потребляя их энергетическое содержимое тем же образом, что и животные, которые едят растения других животных, в свою очередь, поедающих растения.

Но химические реакции у глубоководных отверстий способны не только производить молекулы углеводов. Атомы железа и серы, которых в молекуле углевода нет, соединяются в свои собственные молекулы, в первую очередь в кристаллы железного колчедана, известного как «золото дураков» «кошачье золото». Древние греки называли его «огненным камнем» — если хорошенько стукнуть по нему другим камнем, из железного колчедана можно высечь искры. Железный колчедан — самый распространенный минерал с содержанием серы на Земле — мог сыграть важнейшую роль в возникновении жизни на нашей планете, провоцируя образование углеводообразных молекул. Данная гипотеза родилась в уме немецкого адвоката, ведущего патентные дела, и по совместительству биолога-любителя Гюнтера Вехтерсхойзера: его профессия вряд ли является противопоказанием против теоретизирования в области биологии, ведь не помешала же Эйнштейну его основная работа заниматься физикой! (Правда, следует отметить, что у Эйнштейна все же был диплом по физике — и хороший диплом, в то время как Вехтерсхойзер был в основном самоучкой в областях биологии и химии.)

В 1994 году Вехтерсхойзер предположил, что поверхности кристаллов железного колчедана, которые образуются естественным образом из атомов железа и серы, выброшенных в воды первозданных океанов из-под земной коры, могли бы стать естественными площадками для скапливания на них молекул с высоким содержанием углерода. Как и те, кто придерживался гипотезы о зарождении жизни в водоемах и приливных бассейнах, Вехтерсхойзер не мог четко продемонстрировать, как был осуществлен переход от молекулярного сырья к полноценным живым организмам. Тем не менее, учитывая его акцент на высокотемпературных условиях зарождения первых форм жизни, он вполне может быть на верном пути — во что лично он верит. Ссылаясь на высокоорганизованную структуру кристаллов железного колчедана, на чьих поверхностях могла гипотетически зародиться первая жизнь, Вехтерсхойзер осаживал критиков своей теории на научных конференциях громким заявлением: «Некоторые говорят, что жизнь — это способ упорядочить хаос, а я говорю — это упорядочение порядка, зарожденного в порядке!» Выдаваемое с характерным немецким оживлением, это заявление имеет определенный резонанс — но лишь время покажет, насколько оно верно.

Так какая же из базовых моделей происхождения жизни с большей вероятностью окажется верной: приливные бассейны на краю океана разгоряченные источники на его дне? На данный момент ставки на обе модели примерно равны. Эксперты по вопросам зарождения жизни не раз бросали вызов утверждению о том, что самые древние формы жизни на Земле в условиях высоких температур; как-никак древо жизни и размещение на нем разных организмов в разных точках сегодня все еще является объектом обсуждений и сомнений. Вдобавок компьютерные программы, отслеживающие количество химических соединений разного типа, существовавших в древних молекулах РНК (которые, судя по всему, появились в мире раньше молекул ДНК), сообщают: химические соединения, которым благоприятствуют высокие температуры, появились на Земле только после того, как было написано уже несколько страниц истории ее биологической жизни, протекавшей при относительно низких температурах.

Таким образом, результат наших тщательных исследований, как это нередко приключается в науке, не понравится тем, кто жаждет определенности. Хотя мы можем выразить довольно уверенное предположение о том, когда именно на Земле появилась жизнь, мы не знаем, где и как произошло это замечательное событие. Недавно палеобиологи наделили этого ускользающего от них дальнего предка всех форм жизни на Земле именем последнего всеобщего (или универсального) предка. Обратите внимание, как велико мнение этих ученых о нашей планете: вместо того чтобы ограничиться последним земным общим предком, они замахнулись на вселенскую универсальность той жизни, что зародилась на Земле. На данный момент подобрать имя этому предку — совокупности примитивных организмов, обладавших идентичными генами, — не самое большое достижение, пожалуй, на том долгом и трудном пути, что еще предстоит пройти нам, прежде чем мы сможем действительно приоткрыть завесу тайны, окружающую возникновение земной жизни.

От ответа на вопрос о возникновении жизни зависит не только удовлетворение природного любопытства человека. Разные ее истоки означают лишь то, что и здесь, и в других уголках космоса жизнь могла по-разному зародиться, по-разному эволюционировать и по-разному удержаться в мире. Например, земные океаны могут быть самой стабильной экосистемой на нашей планете. Если огромный астероид врежется в Землю и уничтожит всю наземную жизнь, все океанические экстремофилы будут и дальше жить-поживать себе, ни о чем не беспокоясь. Возможно, они даже окажутся способными на определенную эволюцию вплоть до новых форм, которые смогут заново заселять Землю каждый раз после катастрофы на ее поверхности. Если бы Солнце таинственным образом куда-то просто исчезло, из-за чего Земля рано или поздно уплыл бы в неведомом направлении навстречу космической неизвестности, об этом вряд ли написали бы в еженедельниках общины экстремофилов: ведь на жизнь у глубоководных геотермальных источников это особенно не повлияло бы. Однако через 5 миллиардов лет Солнце превратится в красного гиганта, который будет постепенно расширяться в размере, заполняя собой внутренние регионы Солнечной системы. И тогда океаны Земли постепенно вскипят и испарятся, да что там — сама Земля частично испарится навсегда! Вот этого точно не смогут не заметить все до единой формы жизни на нашей планете.

Вездесущесть экстремофилов на Земле вызывает у нас один важный вопрос: могла ли жизнь существовать в глубине многочисленных планет-бродяг пли планетезималей, которые были выброшены за предел. Солнечной системы во время ее образования? Их «геотермальных» запасов энергии и тепла должно было бы хватить на миллиарды лет. Что же с теми бесчисленными планетами, которые были изгнаны из всех остальных звездно-планетных систем, когда-либо родившихся во Вселенной? Возможно ли, чтобы межзвездное пространство было полно жизни — возникшей и эволюционировавшей в глубинах таких беззвездных неприкаянных планет? Прежде чем осознать важность экстремофильных организмов, астрофизики представляли себе «подходящие для обитания» зоны вокруг каждой звезды, и в каждой такой зоне вода любая другая субстанция могли оставаться в жидком состоянии, позволяя молекулам плавать в ней, взаимодействовать и в конце концов образовывать более сложные молекулы. Но сегодня мы вынуждены отредактировать данную концепцию: перестав быть неким аккуратным и удобным регионом в окрестностях звезды, получающим удачное количество света, обитаемая зона превратилась в регион, который может находиться где угодно, поддерживаемый «в деле» не за счет звездного света, а, за счет своих локальных источников тепла, которое нередко исходит от радиоактивных камней. Вполне возможно, что избушка трех медведей, куда забрела усталая девчушка, и не была каким-то особенным местом среди всех этих сказочных вселенных. Есть вероятность, что родной дом каждого из нас — даже соломенная хижина одного из трех поросят — может предложить миску похлебки и удобную кровать, главное, добиться подходящей температуры!

Какая чудесная, полная надежд и пророчеств сказка могла бы из всего этого получиться! Жизнь не просто может потерять статус редкого и ценного явления вселенского значения — она может оказаться явлением столь же распространенным, что и сами планеты. Нам остается всего-то ничего — обнаружить ее.

 

Глава 16

Поиски жизни в Солнечной системе

Вероятность существования жизни за пределами Земли привела к образованию новых профессиональных областей, в которых пока занято довольно ограниченное количество людей, но которые в будущем могут оказаться очень перспективными. Астробиологи, они же биоастрономы, занимаются вопросами жизни за пределами Земли, какие бы гипотетические формы эта жизнь ни принимала. Сегодня астробиологи пока могут лишь рассуждать и выдвигать теории об инопланетной жизни воссоздавать в лабораториях инопланетные условия, в которые они затем помещают земные формы жизни, чтобы проверить, смогут ли они выжить в трудных и непривычных им ситуациях. В искусственно воссозданные инопланетные условия можно поместить и сочетания неодушевленных молекул, пытаясь разыграть свою версию классического эксперимента Миллера — Юри навести глянец на исследования Вехтерсхойзера. Это сочетание размышлений и экспериментов привело нас к некоторым общепринятым заключениям, которые, исходя из того, насколько точно они описывают реальную Вселенную, имеют очень большое значение. Сегодня астробиологи считают, что для существования жизни во Вселенной необходимо следующее:

1) источник энергии;

2) определенный атом, который допускает существование сложных структур, 3) жидкий растворитель, в котором молекулы могут плавать и взаимодействовать друг с другом;

4) достаточный промежуток времени, за который жизнь может возникнуть и эволюционировать.

В этом коротком списке пункты 1 и 4 представляют собой довольно низкие барьеры преодоления первыми формами жизни. Каждая звезда в космосе является источником энергии, и все они, за исключением вопиющего 1 % таких звезд, сияют многие сотни миллионов и даже миллиарды лет подряд. Например, наше Солнце обеспечивает Землю бесперебойным запасом тепла и света на протяжении последних 5 миллиардов лет и продолжит делать это еще как минимум столько же. Далее, как мы теперь знаем, жизнь может существовать, прекрасно обходясь и без солнечного света, используя геотермальное тепло и химические реакции в качестве источника желанной энергии. Геотермальная энергия рождается частично за счет радиоактивной природы изотопов таких элементов, как калий, тор и уран, распад которых занимает миллиарды лет, а это уже сравнимо с жизненным циклом среднестатистической солнцеобразной звезды.

Жизнь на планете Земля удовлетворяет пункту 2, говорящему об атоме, способном создавать структуру: у нас есть углерод. Каждый атом углерода может прикрепляться к одному, двум, трем или четырем другим атомам одновременно, что делает его ключевым химическим элементом в структуре всей известной нам жизни. В отличие от углерода атомы того же водорода могут каждый прикрепляться лишь к одному другому атому, а атомы кислорода — максимум к двум. Из-за того что атомы углерода способны за раз соединяться с целой четверкой других атомов, они формируют «хребет» для всех наиболее простых молекул, из которых состоят живые организмы, а именно белков и сахаров.

Способность углерода создавать сложные молекулы сделала его одним из четырех самых распространенных в мире — и в представленных им формах жизни — элементов наряду с водородом, кислородом и азотом. Мы уже знаем, что, несмотря на то что из четырех самых широко представленных химических элементов земной коры только один — кислород — совпадает с этой четверкой «атомов жизни», вся эта четверка представлена в списке шести самых распространенных химических элементов в мире (куда также входят инертные газы гелий и неон). Данный факт может выступать в поддержку теории о том, что жизнь на Земле началась в звездах в некоторых объектах, по своему составу напоминающих звезды. В любом случае сам факт, что углерод представляет собой лишь незначительную долю в составе поверхности Земли, но столь важен в формировании структуры любого живого существа, служит совершенно явным доказательством того, сколь важна его роль в обеспечении жизни необходимой ей структурой.

Важен ли углерод для жизни во всей Вселенной? Как насчет кремния, который так часто всплывает в научно-фантастических романах в качестве базового структурного атома для различных экзотических форм внеземной жизни? Как и в случае с углеродом, атомы кремния могут одновременно соединяться с четырьмя другими атомами, однако природа образуемых кремнием связей такова, что его популярность в роли кандидата в создатели структурных основ для образования более сложных молекул несравнима с углеродом. Углерод формирует с другими атомами довольно слабые связи, поэтому, к примеру, пары атомов углерод-кислород, углерод-водород и углерод-углерод разбить довольно просто. Это позволяет основанным на углероде молекулам формировать все новые типы молекул, сталкиваясь и взаимодействуя друг с другом, без чего невозможно представить себе активный обмен веществ, обязательный любой формы жизни. В отличие от углерода, кремний формирует очень прочные связи со многими другими атомами, особенно с кислородом. Земная кора состоит преимущественно из силикатных — кремниевых — пород, образовавшихся в основном из атомов кремния и кислорода, соединенных друг с другом достаточно крепко для того, чтобы просуществовать незыблемо на протяжении миллионов лет. Эти соединения будет довольно трудно заставить поучаствовать в образовании новых типов молекул.

Различия в механике формирования углеродом и кремнием химических связей с другими атомами подсказывает нам, что мы с гораздо большей вероятностью обнаружим внеземные формы жизни, в основе которых будут лежать углеродные, а не кремниевые молекулярные хребты. Помимо этой парочки, остается лишь несколько довольно экзотических типов атомов, распространенных во Вселенной во много раз меньше, чем углерод и кремний, которые могли бы одновременно соединяться сразу с четырьмя другими атомами. Исключительно из статистических соображений вероятность того, что где-то существуют формы жизни, образованной с помощью, скажем, германия — таким же образом, как земная жизнь образовалась на основе углерода, — кажется весьма и весьма незначительной.

Пункт 3 говорит о том, что всем формам жизни необходим жидкий растворитель, в котором молекулы вещества могли бы плавать и взаимодействовать между собой. Здесь слово «растворитель» подчеркивает тот факт, что подобная ситуация, в которой молекулы могли бы «плавать и взаимодействовать», возможна именно в «растворе». Обычная жидкость, как бы сильно она ни была насыщена молекулами, никак не ограничивает подвижность этих самых молекул в своем составе. С другой стороны, в твердых веществах атомы и молекулы имеют свое четко определенное место. Они все еще могут сталкиваться и взаимодействовать, но это происходит в разы медленнее, чем в составе жидкостей. Если взять газ, то там молекулы перемещаются еще более свободно, чем в жидкостях, и могут сталкиваться друг с другом с еще меньшими препятствиями; но их столкновения и взаимодействия происходят по факту в разы реже, чем в жидкостях, потому что плотность газа, как правило, минимум в 1000 раз ниже плотности жидкости. «Если бы только нам хватало мира и времени», как однажды сказал Эндрю Марвел, мы, может, и обнаружили бы истоки жизни в газах, а не в жидкостях. В реальном космосе, которому всего-то 14 миллиардов лет, астробиологи не рассчитывают когда-нибудь обнаружить жизнь, возникшую внутри газовой среды. Нет — они ожидают, что вся внеземная жизнь, как и земная, полагалась, полагается и будет полагаться на резервуары жидкости, внутри которой с помощью сложных химических процессов разные типы молекул сталкиваются друг с другом и образуют все больше новых химических соединений.

Обязательно ли этой жидкости быть водой? Мы живем на весьма водянистой планете, почти три четверти поверхности которой покрывают океаны. Это делает нас уникальным миром Солнечной системы, а также, вполне возможно, довольно нестандартной планетой с точки зрения всей галактики Млечный Путь. Вода, которая состоит из молекул, составленных из двух самых распространенных химических элементов во Вселенной, имеется как минимум в скромных количествах внутри комет, метеороидов и в большинстве планет Солнца и их лун. С другой стороны, в своем жидком состоянии вода существует ишь на Земле и под ледяной поверхностью крупной луны Юпитера Европы, чьи мировые приповерхностные океаны воды до сих пор являются лишь предположением, а не заверенным фактом. Могут ли другие химические соединения образовать собой более удачный тип жидкости для заполнения ею морей или водоемов поменьше, чтобы затем внутри них молекулы могли поработать над созданием первых форм жизни? Три самых распространенных во Вселенной химических соединения, способных оставаться в жидкой форме при довольно большом диапазоне температур, — это аммиак, этан и метиловый спирт. Каждая молекула аммиака состоит из трех атомов водорода и одного атома азота; молекула этана — из двух атомов водорода и шести атомов углерода; а молекула метилового спирта — из четырех атомов водорода, одного атома углерода и одного атома кислорода. Мы вполне можем включить в список возможных вариантов форм инопланетной жизни существа, которые применяют аммиак, этан метиловый спирт также, как жизнь на Земле использует воду — в качестве основной жидкости, внутри которой, предположительно, когда-то возникла жизнь и которая представляет собой среду для реакций и контактов различных молекул. Им остается лишь плавать в ней и образовывать новые молекулы. Четыре планеты-гиганта Солнечной системы обладают огромными запасами аммиака, а также скромными запасами этана и метилового спирта; а Титан, одна из крупнейших лун Сатурна, вполне может содержать огромные озера жидкого этана на своей жесткой поверхности.

Остановив свой выбор на том или ином конкретном типе молекулы в качестве основы базовой жидкости, без которой невозможна жизнь, мы снова оказываемся перед очередным условием для ее существования: такое жидкое вещество должно оставаться жидким всегда. Мы не предполагаем, что жизнь возникла в вечных льдах Антарктики или в насыщенных водяным паром облаках, потому что нам нужна жидкость, в которой будут активно взаимодействовать молекулы. В условиях атмосферного давления, характерного для поверхности Земли, вода остается жидкой в рамках температурного диапазона от 0 до 100 градусов по шкале Цельсия (это от 32 до 212 градусов по шкале Фаренгейта). Все три альтернативных типа растворителей остаются в жидком состоянии в рамках существенно меньшего температурного диапазона, чем у воды. Так, аммиак замерзает при температуре в 78 градусов по шкале Цельсия и испаряется при 33 градусах. Это не позволяет ему стать главной жидкостью и «водой жизни» на Земле, но в каком-то другом мире, где всегда в среднем на 75 градусов холоднее, чем в нашем, вода как раз совершенно не сгодилась бы в растворители жизни — а вот аммиак был бы настоящей находкой.

Важная отличительная особенность воды заключается не в том, что ее можно смело возвести в ранг «универсальных растворителей мира», о чем нам всем рассказывали на уроках химии, и не в том, что она остается жидкой в столь широком температурном диапазоне. Самое удивительное свойство воды — это тот факт, что в то время, как большинство веществ, включая воду, сжимается и становится плотнее по мере охлаждения, вода, стоит температуре охлаждения упасть ниже 4 градусов по шкале Цельсия, начинает расширяться, становясь все менее плотной по мере приближения температуры к нулю. Затем, стоит воде замерзнуть при нуле градусов по шкале Цельсия, она становится еще менее плотным веществом, чем жидкая вода. Лед не тонет, что само по себе отличная новость для рыб. Зимой, когда температура на улице падает ниже отметки замерзания воды, четырехградусная (по шкале Цельсия) вода уходит на дно водоема и там остается, потому что она плотнее холодной воды, что остается плавать у поверхности. Затем на этой поверхности водоема начинает постепенно формироваться слой льда, который заодно служит природным герметиком для нижнего слоя воды, не давая ее температуре падать еще ниже.

Без этой удивительной инверсии плотности, которая происходит ниже четырехградусной отметки температуры, пруды и озера замерзали бы зимой снизу вверх, а не сверху вниз, как мы привыкли. Как только температура за окном падала бы ниже отметки замерзания воды, верхняя часть поверхности пруда начинала бы остывать и опускаться вниз, в то время как более теплая вода постепенно поднималась бы вверх — к его поверхности. Эта вынужденная конвекция быстро снижала бы температуру воды до нуля градусов, как только поверхность пруда начнет замерзать. Тогда более плотный твердый лед опускался бы на дно. Если весь целиком заданный объем воды и не замерзал бы полностью снизу доверху за один зимний сезон, на дне такого водоема постепенно копился бы лед, благодаря чему полное замерзание просто растянулось бы на несколько лет и было бы достигнуто постепенно. В таком мире подледная рыбалка была бы еще менее захватывающим и результативным видом спорта, чем в нашем, ведь все рыбы как одна были бы мертвы — свежезамороженны. Любителям подледного лова пришлось бы либо размещаться на слое льда, который уходил бы под все еще не замерзшую воду (из-за чего он превратился бы в надледный лов), либо просто сидеть на глыбе полностью замерзшей воды. Нам больше не понадобились бы ледоколы для того, чтобы пробираться по замерзшей Арктике: либо весь Северный Ледовитый океан замерз бы, превратившись в удобную равнину, либо все его замерзшие части опустились бы на дно и мы могли бы плыть на кораблях и баржах, куда нам вздумается, без каких-либо препятствий. По поверхностям замерзших озер и прудов можно было бы кататься на коньках, не боясь провалиться в воду. В этом альтернативном мире айсберги и прочие ледяные глыбы тонули бы, и в апреле 1912 года «Титаник» счастливо добрался бы до порта города Нью-Йорк, нетонущий и непотопляемый, как и гласила его рекламная брошюра.

С другой стороны, тут может играть свою роль наша среднеширотная предвзятость. Большей части океанов Земли не угрожает вероятность замерзания что сверху донизу, что снизу доверху. Если бы лед тонул, Северный Ледовитый океан мог бы окончательно затвердеть; то же самое могло бы произойти с Великими озерами и Балтийским морем. Это сделало бы Бразилию и Индию более мощными мировыми державами за счет утраты инфраструктуры Европой и США, но жизни на Земле это никак не помешало бы развиваться и процветать.

Давайте мы с вами пока все же примем гипотезу, что в борьбе за звание «дарящей жизнь» вода обладает столь явными преимуществами над своими основными соперниками — аммиаком и метиловым спиртом, — что большинство внеземных форм жизни, если не все до единой, должны полагаться на тот же растворитель, что и жизнь земная. Вооружившись этим предположением и не забывая об изобилии имеющегося у нас сырья для создания жизни, о преобладании атомов углерода и о том огромном количестве времени, которое было у жизни для того, чтобы зародиться и пройти многочисленные стадии преобразования, давайте побываем в гостях у некоторых своих соседей и зададим себе немного другой вопрос взамен уже надоевшего «Где есть жизнь?», а именно: «Где есть вода?»

Если бы вам пришлось судить по внешнему облику некоторых весьма сухих и недружелюбных регионов нашей Солнечной системы, вы легко могли бы прийти к заключению, что вода, сколь много бы ее ни было на Земле, является довольно редким товаром в лавке общегалактических ценностей. Но из всех молекул, которые в принципе можно образовать из всего ишь трех атомов, вода является самым распространенным веществом, лидируя с большим отрывом: это связано с тем, что два ингредиента воды — водород и кислород — занимают первую и третью строки списка самых распространенных химических элементов в мире соответственно. Получается, что вместо того, чтобы задаваться вопросом, откуда взялась вода в одних объектах, разумнее будет спросить, почему бывают такие, в которых этой простой молекулы нет вообще.

Откуда на Земле целые океаны воды? Почти первозданный кратерный рельеф Луны сообщает нам, что космические объекты таранили ее на протяжении всей истории. Мы имеем все основания полагать, что и Земля подверглась аналогичному множеству столкновений. Действительно — более крупный размер Земли и, как следствие, ее более значительная гравитация означают, что нас должно было ударять гораздо чаще и гораздо большими объектами, чем Луну. Так было с самого ее рождения и до сегодняшних дней. Как бы там ни было, Земля не выскочила в один прекрасный момент из некой межзвездной пустоты, вся такая круглая и готовая играть свою роль в космическом театре. Вместо этого наша планета понемногу формировалась и росла внутри газового облака, из которого также образовались Солнце и другие планеты нашей системы. В рамках этих процессов Земля увеличивалась в размере, приращивая к себе огромные количества малых твердых частиц, а затем и за счет непрерывных ударов богатых минералами астероидов и содержащих в себе немало воды комет. Что значит «непрерывных»? Ранняя частота встреч с кометами должна была быть достаточно высокой того, чтобы обеспечить нас всех той водой, что сегодня составляет земные океаны. Неопределенность и противоречия все еще являются неотъемлемой частью этой гипотезы. В воде, обнаруженной в комете Галлея, содержится в разы больше дейтерия, чем в земной воде: это изотоп водорода, который отличается от самого водорода на один дополнительный нейтрон в своем ядре. Если океаны Земли прибыли к нам на борту комет, тогда те, что сталкивались с нашей планетой вскоре после формирования Солнечной системы, по химическому составу должны были отличаться от комет, с которыми мы имеем дело сегодня, как минимум отличаться от того класса комет, к которым принадлежит комета Галлея.

Так или иначе, когда мы учитываем не только кометный вклад, но и тот водяной пар, что вырывается из жерл вулканов во время их извержений, у нас на руках оказывается множество вариантов, с помощью любого из которых Земля могла запастись водой, покрывающей сегодня большую часть ее поверхности.

Если вы хотите отдохнуть на безводном и безвоздушном курорте, вам нет смысла искать его по всей Солнечной системе — достаточно нашей земной Луны. Околонулевое атмосферное давление Луны в сочетании с ее двухнедельным «световым днем», в течение которого температура у ее поверхности достигает 200 градусов по шкале Фаренгейта, быстренько испарит любую воду, что могла бы там оказаться. Во время двухнедельной «ночи» на Луне температура на ней падает до 250 градусов ниже нуля, чего достаточно, чтобы заморозить практически что угодно. Астронавты миссии «Аполлон», которым довелось побывать на Луне, были вынуждены взять с собой столько воды и воздуха (и кондиционеров для воздуха), чтобы их хватило на путешествие в оба конца и на пребывание на самой Луне.

Кажется довольно странным, что на Земле накопилось столько воды, в то время как столь близко расположенная к ней Луна не получила ее совсем. Один из вариантов развития событий — как минимум частично правдивый — заключается в том, что вода в свое время гораздо быстрее испарилась с поверхности Луны, чем Земли, из-за ее существенно меньшей силы притяжения. Другой вариант предполагает, что в будущем полеты на Луну смогут-таки обходиться без того, чтобы каждый раз привозить с собой воду ее производные. Наблюдения лунного орбитального космического аппарата «Клементина», оснащенного инструментами обнаружения нейтронов, образующихся в результате столкновения быстро движущихся межзвездных частиц с атомами водорода, поддерживают уже давно существующие догадки о том, что под кратерами у Северного и Южного полюсов Луны могут храниться большие запасы льда — глубоко замерзшей воды. Если межпланетный мусор с определенной периодичностью падает на Луну в течение года, то среди всевозможных падающих на нее объектов должны хотя бы изредка появляться и кометы, несущие на борту воду. Насколько большими могут быть эти кометы? В Солнечной системе летает немало комет, которые, растаяв, окажутся лужей размером с озеро Эри.

Мы не можем рассчитывать на то, что свеженанесенное на поверхность Луны озеро выживет в условиях многочисленных жарких лунных дней по 200 градусов каждый. Однако те кометы, что попали бы прямиком на дно одного из глубоких кратеров у полюсов Луны (или проделали бы еще один такой кратер сами), остались бы там, на дне, в темноте и прохладе: глубокие кратеры у Северного и Южного полюсов Луны — это единственные места на нашем спутнике, где «Не светит Солнце». (Если вы думали, что у Луны существует вечно темная сторона, вы были введены в серьезное заблуждение самыми разными источниками, в том числе, возможно, альбомом группы Pink Floyd 1973 года Dark Side of the Moon.) Как это хорошо известно изголодавшимся по солнечному свету обитателям Арктики и Антарктики, Солнце в этих регионах никогда не поднимается слишком высоко над горизонтом в какое бы то ни было время суток или время года. Теперь представьте себе, что вы живете на дне кратера, чьи края вздымаются выше, чем самый высокий уровень над линией горизонта, какого способно достигнуть Солнце. Воздуха, чтобы рассеять солнечный свет среди теней, на Луне нет, так что вам пришлось бы жить в вечной тьме.

Но даже в холодной тьме лед понемногу испаряется. Обратите внимание на кубики льда в своем морозильнике, вернувшись домой после долгих каникул: они будут заметно меньше, чем когда вы только уезжали отдыхать. Однако, если добросовестно смешать лед с твердыми частицами (что и происходит с ним в составе кометы), он может существовать на дне полярных лунных кратеров на протяжении сотен тысяч и миллионов лет. Любой аванпост, что мы когда-нибудь построим на Луне, сможет немало выиграть от расположения поблизости от одного из таких «озер». Кроме очевидных преимуществ наличия под рукой льда, который можно растапливать, фильтровать и затем пить, мы могли бы также извлечь пользу из разделения молекул этой лунной воды на атомы водорода и кислорода. Мы могли бы использовать водород с добавлением небольшой толики кислорода в качестве активного ингредиента для ракетного топлива, пустив весь остальной кислород на дыхательные нужды. Во время перерывов между космическими заданиями и миссиями мы могли бы кататься на коньках.

Хотя Венера обладает примерно теми же размером и массой, что и Земля, ряд определенных характеристик выделяет ее среди других планет Солнечной системы: Венера также обладает широкой, плотной атмосферой из углекислого газа, отличающейся высокими отражающими (рассеивающими свет) свойствами; давление этой атмосферы превышает давление атмосферы Земли в сотню раз. За исключением живущих на глубоком морском дне земных существ, испытывающих сопоставимое давление, любая форма жизни родом с Земли на Венере была бы раздавлена насмерть. Но еще более удивительное свойство Венеры заключается в ее относительно молодых кратерах, равномерно распределенных по всей поверхности. Звучит безобидно, но означает это на самом деле то, что какая-то недавняя катастрофа планетного масштаба запустила процесс образования этих кратеров — а значит, и нашу способность датировать рельеф самой планеты по ее кратерам, — заодно снося все свидетельства предыдущих происшествий. Это могло произойти и вследствие какого-то глобального погодного явления, вызывающего эрозию вещества, например огромного потопа планетного масштаба. Тут могла сработать и какая-то всепланетная геологическая активность «гео», конечно, не очень подходит, но уж очень этот термин понятный!) — те же потоки лавы могли превратить всю поверхность Венеры в мечту американского автолюбителя: в сплошную заасфальтированную поверхность. Что бы ни запустило процесс образования кратеров, оно закончилось резко и внезапно. Но не забываем об интересующем нас вопросе — о воде на Венере. Если там когда-то произошел всепланетный потоп, то куда подевалась вся эта вода? Ушла под поверхность планеты? Испарилась в ее атмосферу? А может, этот потоп был не «водным», может, это была какая-то другая жидкость? Да если и не было никакого потопа — Венера же должна была получить примерно столько же воды, сколько и ее сестрица Земля. Так где же она?..

Судя по всему, ответ заключается в том, что Венера растеряла свои водные запасы, разогревшись до слишком высоких температур. Этот вывод можно сделать, изучая ее атмосферу. Хотя молекулы углекислого газа пропускают видимый свет, они с высокой эффективностью удерживают инфракрасное излучение. Соответственно, солнечный свет может проходить сквозь атмосферу Венеры, хотя из-за высокого уровня рассеивания до поверхности он доберется не в поной мере. Солнечный свет нагревает поверхность планеты, которая выделяет инфракрасное излучение, которое затем не может покинуть ее окрестности. Молекулы углекислого газа удерживают инфракрасное излучение, из-за чего нижние слои атмосферы и поверхность планеты нагреваются еще больше. Ученые называют это удержание инфракрасного излучения в атмосфере парниковым эффектом из-за общего сходства с тем, как стеклянные окна пропускают внутрь парников солнечный свет, но не выпускают обратно образующееся внутри инфракрасное излучение. Как Венера со своей атмосферой, Земля тоже создает вокруг себя парниковый эффект, без которого не могут существовать многие формы жизни. Благодаря ему температура нашей планеты примерно на 25 градусов по шкале Фаренгейта выше, чем она была бы в отсутствие атмосферы. Парниковый эффект на нашей планете вызван по большей части объединенным действием молекул воды и углекислого газа. Так как в атмосфере Земли содержится в 10 тысяч раз меньше молекул углекислого газа, чем в атмосфере Венеры, наш парниковый эффект меркнет в сравнении с венерианским. Тем не менее мы продолжаем добавлять в состав своей атмосферы углекислый газ, сжигая ископаемое топливо и тем самым постепенно повышая степень парникового эффекта — словно проводим непроизвольный глобальный эксперимент, выясняя, насколько вредным может оказаться дополнительное удержание в нашей атмосфере тепла. На Венере парниковый эффект, вызванный исключительно высоким содержанием в атмосфере планеты молекул углекислого газа, поднимает температуру на сотни градусов, превращая поверхность Венеры в доменную печь. Температура венерианских ландшафтов составляет почти 500 градусов по шкале Цельсия (или 900 по шкале Фаренгейта), что является самой высокой температурой поверхности планеты во всей Солнечной системе.

Как же Венера довела себя до такого печального состояния? У ученых есть удачный термин «неуправляемый парниковый эффект», который описывает, как удерживаемое в атмосфере инфракрасное излучение повышало температуру планеты и провоцировало испарение жидкой воды. Дополнительная вода в составе атмосферы (испарившаяся с поверхности) помогала удерживать инфракрасное излучение еще более эффективно, повышая парниковый эффект. Это, в свою очередь, вызвало еще большее испарение воды и попадание ее в состав атмосферы, усугубляя эффект еще больше. В верхних слоях атмосферы Венеры ультрафиолетовое солнечное излучение расщепляло молекулы воды на атомы водорода и кислорода. Из-за высоких температур атомы водорода сбегали с этого опасного корабля, а более тяжелые атомы кислорода соединялись с другими атомами, и воде образоваться снова было просто не из чего. Время шло, и вся та вода, что когда-то имелась на поверхности Венеры или совсем близко от нее, постепенно была выпечена и выпарена долой из атмосферы планеты и утеряна ею навсегда.

Подобные процессы протекают и на Земле, но гораздо медленнее, потому что температура нашей атмосферы в разы ниже. Наши великие океаны в данный момент составляют большую часть поверхности Земли, хотя вследствие своей глубины они представляют собой лишь одну пятитысячную долю суммарной массы нашей планеты. Но даже эта крошечная доля общей массы означает, что суммарный вес океанов составляет невообразимые 1,5 квинтиллиона тонн, 2 % которых всегда представлены в замороженном виде в любой момент времени. Если на Земле когда-нибудь заработает неуправляемый парниковый эффект сродни венерианскому, наша атмосфера начнет удерживать все более крупные объемы солнечной энергии, повышая температуру воздуха и заставляя океаны, кипящие у поверхности, испаряться в атмосферу. Это будет просто ужасно. Помимо очевидных причин уничтожения земной флоры и фауны, наиболее тяжкой будет смерть из-за того, что насыщенная водяным паром атмосфера Земли станет в три сотни раз более массивной; после этого все еще оставшиеся на тот момент в живых будут раздавлены тем самым воздухом, которым дышат, и запечены в нем.

Наше увлечение планетами, как и неполные знания о них, никак не ограничиваются Венерой. С его длинными и сухими, все еще сохранившимися руслами рек, их поймами, устьями и сетями притоков, а также проложенными этими реками целыми ущельями, Марс когда-то явно был первобытным Эдемом, наполненным подвижной водой. Если есть в Солнечной системе еще хоть одна планета, кроме Земли, которая когда-либо могла похвастаться обильными запасами воды, то это Марс. По неизвестным причинам сегодняшняя поверхность Марса суха, словно найденная в пустыне кость. Тщательное изучение Венеры и Марса, наших братских планет, заставляет нас по-новому взглянуть на Землю и задуматься о том, насколько хрупким может на самом деле оказаться наше водное благоденствие.

В начале XX века замысловатые наблюдения за Марсом, которые предпринял известный американский астроном Персиваль Лоуэлл, навели его на мысль о том, что целые колонии изобретательных марсиан в свое время построили сложную систему каналов с целью перераспределить водные ресурсы, заключенные в полярных ледяных шапках планеты, поближе к более густо заселенным средним широтам. Чтобы объяснить то, что, как ему казалось, он увидел, Лоуэлл представил себе угасающую цивилизацию, чьи запасы воды подходили к концу — как если бы жители города Феникса обнаружили, что река Колорадо все-таки «исчерпаема». В своем подробном, хоть и исполненном заблуждений трактате под названием «Марс и жизнь на нем», опубликованном в 1909 году, Лоуэлл сокрушался по поводу неминуемого конца марсианской цивилизации, которому, как он считал, он ста, свидетелем.

Марс действительно, кажется, высох настолько, что его поверхность не способна поддерживать какие-либо формы жизни. Медленно, но верно время расправится с любыми остатками жизни на планете, если оно еще этого не сделало. Когда затухнет последний огонек жизни, все еще теплящийся внутри каких-то организмов, планета продолжит свое путешествие сквозь космос в качестве мертвого мира, на чем ее карьера в области эволюции завершится навсегда.

Кое-что Лоуэлл угадал верно. Если на Марсе и была когда-либо цивилизация (или хоть какая-либо форма жизни), которой для существования требовалась вода на поверхности планеты, она, безусловно, пала жертвой какой-то катастрофы. В неизвестный нам момент марсианской истории — и по неизвестной нам причине — вся вода на его поверхности действительно высохла, приведя ровно к тем последствиям для жизни (но в прошлом, а не в настоящем), которые описал Лоуэлл. Что же произошло с водой, которой когда-то давно на Марсе было так много? Это до сих пор является огромной загадкой геологов, изучающих планеты Солнечной системы. У Марса есть немного воды в виде льда на обоих его полюсах, который, правда, преимущественно состоит из углекислого газа (то есть это тот самый сухой лед), а также немного воды в форме пара в составе его атмосферы. Хотя полярные шапки представляют собой единственное сосредоточение существенных объемов воды на планете из известных нам, их суммарного объема льда сильно не хватает того, чтобы объяснить, откуда в глубоком прошлом на поверхности Марса могло быть столько воды.

Если большая часть древней воды Марса не испарилась в мировое пространство, то следующее наиболее вероятное место, где ее следует искать, — под корой планеты, где вода может быть заперта в ловушке приповерхностным слоем вечной мерзлоты Марса. Доказательства? По краям крупных марсианских кратеров часто можно обнаружить сухие комки, оставшиеся от грязевых разливов. Если вечная мерзлота лежит глубоко под землей, потребуется мощное столкновение, чтобы до нее добраться. Энергетический удар, связанный с таким столкновением, растопит этот приповерхностный лед при контакте с поверхностью планеты, провоцируя его выброс вверх — в атмосферу. Кратеры с такими характерными признаками разливов чаще встречаются в холодных полярных широтах — как раз там, где, как будет логично предположить, слой вечной мерзлоты подходит наиболее близко к поверхности Марса. Согласно оптимистичным оценкам состава такого вечномерзлого марсианского льда, таяние приповерхностных слоев Марса способно высвободить достаточно воды, чтобы покрыть всю поверхность планеты ровным слоем океана глубиной 10 метров. Тщательные поиски современной былой — ископаемой — жизни на Марсе должны обязательно включить в себя исследования множества регионов, расположенных под его поверхностью. И в контексте вопроса о том, есть ли жизнь на Марсе, вырисовывается еще один: есть ли где-нибудь на Марсе сейчас вода в жидком состоянии?

Частично ответить на этот вопрос можно, исходя из знаний по физике. На марсианской поверхности жидкой воды существовать не может, потому что его атмосферное давление, составляющее всего лишь 1 % от уровня атмосферного давления Земли, этого не допустит. Как знают увлеченные альпинисты, вода начинает испаряться при все более низких температурах по мере понижения атмосферного давления. У вершины горы Уитни, где давление воздуха падает до половины своего значения, зафиксированного на уровне моря, вода кипит не при 100, а всего лишь при 75 градусах по шкале Цельсия. На вершине Эвереста, где давление воздуха составляет лишь четверть от его привычной нас нормы, вода закипает примерно при 50 градусах. Заберитесь вверх еще на 20 миль — туда, где атмосферное давление составляет всего лишь 1 % от привычных условий города вроде Нью-Йорка, — и вода вскипит при температуре в жалкие 5 градусов по шкале Цельсия. Еще чуть выше — и жидкая вода «закипит» при О градусов, то есть она испарится сразу, как только вы подвергнете ее прямому контакту с воздухом. Ученые оперируют понятием «сублимация», чтобы описать переход субстанции из твердого в газообразное состояние, минуя жидкое. Всем нам хорошо знакома сублимация еще с детства: заглянув в холодильник с мороженым, мы видели не только нарядные упаковки ледяного лакомства, но и куски «сухого» льда, который позволял им оставаться чудесно холодными. Сухой лед в разы удобнее обычной замороженной воды для любого мороженщика: он сублимирует из твердого сразу в газообразное состояние — после него не нужно вытирать лужи и подтеки. Старая детективная загадка описывает человека, который повесился, взобравшись на кусок сухого льда и стоя на нем, пока тот постепенно не испарился из-под его ног за счет сублимации. Человек остается висеть в петле, а детективы-любители остаются без единой зацепки о том, как ему это удалось, — пока им не приходит в голову тщательно проанализировать состав атмосферы в комнате.

То, что происходит с углекислым газом у поверхности Земли, происходит и с водой у поверхности Марса. Жидкость там просто не может существовать, хоть температура в теплые деньки марсианского лета поднимается существенно выше О градусов по шкале Цельсия. Начинает казаться, что все наши надежды на обнаружение на Марсе жизни потихоньку скрываются под медным тазом, пока мы не вспоминаем о том, что жидкая вода может существовать и под поверхностью планеты. Будущие миссии на Марс, связанные с возможностью обнаружить на Красной планете современную существовавшую когда-то жизнь, будут направлены в регионы, где, по предварительным оценкам, будет проще всего пробурить поверхность планеты в поисках драгоценных потоков воды — этого эликсира жизни.

Эликсир эликсиром, но вода, между прочим, представляет собой смертельную угрозу для тех, кто не знаком с химией. В 1997 году Натан Зонер, четырнадцатилетний ученик школы Игл-Рок города Айдахо-Фоллз в штате Айдахо, провел известный сегодня среди популяризаторов науки эксперимент в рамках научной ярмарки своего города. Этим экспериментом он стремился привлечь внимание к беспочвенным антитехнологическим настроениям и связанной с ними нерациональной боязни химикатов. Зонер предложил людям подписать петицию, которая требовала либо строгого контроля, либо полного запрета на использование «дигидрогена монооксида». Он выписал некоторые одиозные свойства этой опасной субстанции без цвета и запаха:

♦ это один из главных компонентов кислотных дождей;

♦ рано или поздно в этом веществе может раствориться все, с чем оно вступает в контакт;

♦ можно умереть, случайно вдохнув это вещество;

♦ принимая газообразную форму, оно может причинить серьезные ожоги;

♦ это вещество обнаружено в опухолевых тканях неизлечимо больных раком пациентов.

Сорок три из пятидесяти респондентов, к которым обратился Зонер, подписали его петицию; шестеро не смогли принять решение; а один оказался большим поклонником этой молекулы и отказался петицию подписывать. Да-да: 86 % респондентов на полном серьезе выразили согласие на запрет на наличие дигидрогена монооксида (H2O) в окружающей среде.

Может быть, с водой на Марсе произошло то же самое.

Венера, Земля и Марс представляют собой наглядную сказку о том, какими могут быть последствия чрезмерной одержимости ролью воды (и, возможно, других растворителей) в образовании жизни. Когда астрономы размышляли над тем, где они могли бы найти жидкую воду, они изначально сосредоточили свое внимание на планетах, которые вращаются на расстояниях от своей звезды, позволяющих поддерживать у себя воду в жидком состоянии, то есть не слишком далеко от этой звезды и не слишком близко к ней. Подошло время рассказать вам историю про Машу и трех медведей.

Давным-давно — примерно 4 миллиарда лет назад — образование Солнечной системы почти подошло к концу. Венера образовалась довольно близко к Солнцу, вследствие чего его мощная энергия испарила всю ту воду, что, возможно, была у нее в запасе. Марс сформировался так далеко, что его водные запасы оказались навсегда замороженными. Лишь одна планета Земля оказалась на расстоянии от Солнца «в самый раз»: оно не позволяло ее запасам воды испариться или замерзнуть, поэтому ее поверхность стала естественным пристанищем для формирования жизни. Тот орбитальный регион на заданном расстоянии от Солнца, в котором вода способна оставаться жидкостью, отныне стал называться обитаемой зоной.

Маша тоже предпочитала, чтобы все было «в самый раз». В одной тарелке в домике трех медведей каша была слишком горячая. В другой — слишком холодная. В третьей — в самый раз, вот ее-то она и съела. Наверху одна кровать была слишком жесткой. Вторая — слишком мягкой. Третья — в самый раз, так что Маша забралась в нее и уснула. Когда три медведя вернулись домой, они обнаружили не только съеденную порцию каши, но и сладко спящую в одной из кроватей Машу. (Не помним, чем точно кончилась эта история, но нас поражает сам факт, что три медведя — плотоядные и занимающие самую верхушку пищевой цепи — просто не слопали Машу вместо каши, особенно не церемонясь.)

Относительная обитаемость Венеры, Земли и Марса заинтриговала бы Машу, хотя фактически история этих планет, безусловно, более замысловата, чем три тарелки с кашей. Четыре миллиарда лет назад кометы с высоким содержанием воды и астероиды с высоким содержанием минералов все еще регулярно атаковали поверхности планет, хотя частота этих неприятностей существенно упала. Во время этой игры в космический бильярд некоторые планеты переместились поближе к внутренним областям Солнечной системы, сдвинувшись со своих орбит, а другие, наоборот, отодвинулись на еще большее расстояние. Среди десятков сформировавшихся планет некоторые обладательницы нестабильных орбит все еще копошились и в конечном итоге врезались в Солнце или Юпитер. Остальные были высланы прочь из Солнечной системы. В итоге у нас осталось лишь несколько планет, занявших орбиты «в самый раз» для того, чтобы спокойно вращаться по ним на протяжении миллиардов лет.

Земля заняла орбиту в среднем в 93 миллионах миль от Солнца. На таком расстоянии Земля перехватывает мизерные две миллиардных доли всей энергии, излучаемой Солнцем. Если предположить, что Земля поглощает всю энергию, получаемую от Солнца, то получится, что средняя температура нашей планеты должна составлять около 280 градусов по шкале Кельвина (или 45 по шкале Фаренгейта), что как раз примерно и есть среднее арифметическое между зимними и летними температурами. В условиях нормального атмосферного давления вода замерзает при температуре 273 градуса по шкале Кельвина и кипит при 373 градусах, так что нам очень даже повезло оказаться на таком расстоянии от Солнца, которое позволяет большей части нашей воды оставаться в жидком состоянии.

Стоп — не так быстро! В науке правильный ответ иногда можно получить неправильным путем. На самом деле Земля поглощает лишь около двух третей той солнечной энергии, что до нее добирается. Остальную энергию поверхность Земли (особенно океаны) и атмосферные облака рассеивают обратно в космос. Если соотнести с этим наши расчеты, то получится, что средняя температура Земли должна составить 255 градусов по шкале Кельвина — а это существенно ниже точки замерзания воды. Значит, что-то работает в нашу пользу, повышая среднюю температуру до более приятного и комфортного для жизни уровня.

И снова стоп. Все теории звездной эволюции говорят нам, что 4 миллиарда лет назад, когда жизнь на Земле начинала формироваться из первичного бульона, Солнце сияло лишь в две трети от своей сегодняшней мощности, из-за чего средняя температура на Земле должна была оказаться еще ниже. Может, в далеком прошлом Земля просто располагалась ближе к Солнцу? Однако, когда закончился период основательной бомбардировки, ни один из известных нам механизмов уже не мог сдвинуть какую-либо планету ближе или дальше от звезды в пределах нашей Солнечной системы. Может быть, парниковый эффект земной атмосферы в прошлом был сильнее. Мы точно не знаем. Но мы знаем наверняка, что концепция обитаемых зон — такая, какой ее придумали изначально, — имеет лишь косвенное отношение к тому, может ли жизнь существовать на планете, находящейся в такой зоне. Это стало понятным тогда, когда мы осознали, что не можем объяснить историю жизни на Земле с помощью простой модели обитаемых зон, и, более того, поняли, что вода и другие возможные растворители не всегда зависят от тепла близлежащей звезды, способной поддерживать ее в жидком состоянии.

В нашей Солнечной системе есть два отличных объекта, напоминающих нам о том, что искать жизнь на основе модели обитаемых зон — значит сильно ограничивать себя. Один из них находится вне такой зоны, в которой Солнце позволяет воде пребывать в жидком состоянии, и тем не менее его поверхность представляет собой сплошной океан. Другой, слишком холодный жидкой воды, намекает на другой жидкий растворитель, ядовитый нас, но гипотетически подходящий альтернативных форм жизни. В ближайшее время у нас должна появиться возможность как следует изучить оба этих объекта вблизи с помощью роботов-исследователей. А пока давайте просто подытожим, что именно мы знаем о Европе и Титане.

Поверхность луны Юпитера Европы, по размеру примерно соответствующей нашей Луне, испещрена пересекающимися трещинами, рисунок которых меняется каждые несколько недель месяцев. Для экспертов в области геологии и знатоков планет подобное поведение означает, что поверхность Европы почти целиком состоит из замороженной воды — словно огромная антарктическая льдина покрывает собой целый мир. Постоянные изменения во внешнем облике этой ледяной поверхности приводят нас к удивительному заключению: этот лед, судя по всему, лежит на поверхности огромного всемирного океана. Только ссылаясь на жидкость, по глади которой перемещаются сегменты этой ледяной поверхности, могут ученые удовлетворительно объяснить увиденное в первую очередь самим себе — кстати, увиденное благодаря выдающемуся успеху миссий космических кораблей «Галилей» и «Вояджер». Так как изменения рисунка поверхности Европы происходят повсеместно, нам остается лишь предположить, что под ней движется целый океан какой-то жидкости.

Что это за жидкость и почему она не замерзает? Ученые, изучающие планеты, пришли к двум дополнительным и довольно уверенным заключениям: эта жидкость — вода и она не утрачивает своего жидкого состояния благодаря приливному воздействию планеты-гиганта Юпитера. Сам факт, что молекулы воды встречаются в природе гораздо чаще, чем молекулы аммиака, этана или метилового спирта, делает ее наиболее вероятным веществом из всех, что могут скрываться под поверхностью Европы; а существование на поверхности этой луны замерзшей воды лишь подсказывает, что где-то рядом с ней дона быть и жидкая вода. Но как может эта вода оставаться жидкой, если даже с учетом солнечного тепла температуры в окрестностях Юпитера не превышают 120 градусов по шкале Кельвина (а это минус 150 градусов по шкале Цельсия)? Внутренние регионы Европы остаются достаточно теплыми, потому что приливные силы Юпитера и двух других крупных близлежащих лун — Ио и Ганимеда — бесконечно тянут туда-сюда каменные недра Европы, пока та поворачивается то одним, то другим боком к своим соседям. В любой момент те стороны Ио и Европы, что смотрят на Юпитер, ощущают на себе более мощную силу притяжения, чем стороны, смотрящие в другом направлении. Разница в испытываемой ими гравитации чуть вытягивает твердые тела лун в направлении той стороны, что смотрит на Юпитер. Но так как по мере прохождения своих орбит луны поворачиваются к Юпитеру разными своими сторонами, приливный эффект Юпитера — разница в степени гравитации, которая воздействует на ближнюю и дальнюю стороны луны, — также изменяется, в результате чего в их и так искаженных телах рождается постоянное пульсирование. Из-за него-то внутренности лун и нагреваются. Словно мячик для сквоша или тенниса, который постоянно деформируется под ударами ракетки, любая система, постоянно испытывающая структурный стресс, подвержена росту своей внутренней температуры.

Будучи на расстоянии от Солнца, которое вроде бы гарантирует ей замерзший на века мир изо льда, Ио тем не менее получает первый приз как самая геологически активная территория в Солнечной системе: у нее в арсенале есть и вспучивающиеся вулканы, и разломы коры, и тектонические движения плит. Некоторые сопоставляют сегодняшнюю Ио с ранней Землей, когда наша планета все еще была невероятно горячей, не успев остыть после своего только что завершившегося образования. Внутри Ио температура достигает уровня, при котором вулканы бесконечно выбрасывают неприятно пахнущие молекулы серы и соды на много миль прочь от поверхности этого спутника Юпитера. Собственно, Ио слишком горячая для того, чтобы на ней могла сохраниться жидкая вода, но вот Европа, которая деформируется под воздействием приливных сил менее значительно, чем Ио, потому что находится дальше от Юпитера, нагревается не так сильно — хотя все еще весьма серьезно. Вдобавок к этому всеохватный слой льда на поверхности Европы, словно крышка, давит на расположенную под ним воду, позволяя ей существовать в таком состоянии миллиарды лет не только не испаряясь, но и не замерзая. Насколько мы можем судить, Европа с самого начала сформировалась с этой водой и накрывающим ее льдом на поверхности коры и смогла сохранить этот океан на грани между жидким и замерзшим состоянием на протяжении 4,5 миллиарда лет космической истории.

Соответственно, астробиологи рассматривают мировой океан Европы как первоосновную цель для исследований. Никто не знает толщины его ледяной корки, и она может составлять как несколько метров, так и полмили и даже больше. Жизнь в земных океанах так плодовита, что попытаться приравнять (пусть даже в теории) Европу к Земле в этом плане очень трудно, поэтому Европа остается самым дразнящим объектом в Солнечной системе для любого охотника за внеземной жизнью. Только представьте себе подледную рыбалку на льдинах Европы! Инженеры и ученые Лаборатории реактивных двигателей в Калифорнии уже начали разрабатывать модель космического исследовательского зонда, который приземлится на поверхность Европы, найдет (или вырежет) подходящее отверстие в ее ледяной корке и окунет в нее погружную камеру, которая подсмотрит за жизнью тех примитивных обитателей, что плавают ползают под ней.

Слово «примитивный» более или менее соответствует нашим ожиданиям от этого эксперимента, потому что в распоряжении любых возможных форм жизни Европы есть совсем мало энергии. Тем не менее обнаружение огромного количества организмов, живущих на глубине мили и более под базальтовым слоем штата Вашингтон в основном за счет геотермального тепла, позволяет предположить, что когда-нибудь мы доберемся и до глубин океанов Европы, где обнаружим живые организмы ничуть не хуже тех, что обитают на Земле. Итак, у нас снова вопрос: как мы назовем этих существ — европцами или европейцами?

Марс и Европа — кандидаты номер один и два в контексте поиска внеземной жизни в нашей Солнечной системе. Следующий актуальный сигнал «Обыщите меня!» исходит от объекта, расположенного в два раза дальше от Солнца, чем Юпитер и его луны. Вокруг Сатурна вращается одна гигантская луна — Титан, которая разделяет пальму первенства с луной-чемпионом Юпитера Ганимедом как самая крупная луна в Солнечной системе. Будучи в два раза больше нашей родной Луны, Титан обладает атмосферой довольно большой толщины, чего нельзя сказать ни об одной другой луне. (Да и о планете Меркурий этого сказать тоже нельзя — размером лишь чуть больше Титана, она расположена так близко к Солнцу, что его тепло испаряет любые образующиеся в ее окрестностях газы.) В отличие от атмосфер Марса и Венеры атмосфера Титана, толщиной своей превышающая атмосферу Марса во много десятков раз, состоит преимущественно из молекул азота, как и земная. Внутри этого прозрачного азотного газа парят бесчисленные аэрозольные частицы — довольно густой смог Титана, который перманентно скрывает от нас поверхность этой луны. В результате научному миру представилась возможность отлично провести время, в очередной раз «сходив в обход». Мы измерили температуру этой луны, исследовав отраженные от ее поверхности радиоволны (которые проникают сквозь атмосферные газы и смог). Температура поверхности Титана составила примерно 94 градуса по шкале Кельвина (-179 градусов по шкале Цельсия), что уж больно холодно для того, чтобы там могла существовать жидкая вода, но вполне подходит для жидкого этана — соединения углерода и водорода, которое хорошо известно каждому, кто увлекается рафинированием нефтепродуктов. На протяжении вот уже нескольких десятилетий астробиологи воображают себе этановые озера на Титане, полные организмов, которые плавают, едят, встречаются и размножаются.

Сейчас, в начале XI века, исследования наконец-то заменили собой теоретизирование. Миссия станции «Кассини-Гюйгенс» к Сатурну — совместный проект NASA и Европейского космического агентства (ESA) — покинула Землю в октябре 1997 года. Практически семь лет спустя, удачно воспользовавшись гравитационным ускорением от Венеры (дважды), Земли (однажды) и Юпитера (однажды), космическая станция достигла окрестностей Сатурна, где выпустила ракеты, чтобы занять орбиту вокруг этой окольцованной планеты.

Ученые, отвечавшие за разработку миссии, задумали следующее: зонд «Гюйгенс» отсоединяется от орбитальной станции «Кассини» в конце 2004 года, чтобы осуществить посадку на поверхность этой луны, преодолев ее плотные облака с помощью теплового щита, который поможет зонду избежать возгорания, вызванного трением об атмосферу во время быстрого прохождения ее верхних слоев. Вслед за этим зонд выпускает один за другим несколько парашютов, которые позволят ему медленно пересечь нижнюю часть атмосферы Титана. На борту «Гюйгенса» размещены шесть инструментов, отвечающих за измерение температуры, плотности и химического состава атмосферы Титана, а также за отправку изображений на Землю через орбитальную станцию «Кассини». На данный момент мы пребываем в ожидании данных и информации, чтобы узнать хоть немного о той космической тайне, которую сейчас представляет для нас Титан. Вряд ли мы сразу же наткнемся на жизнь как таковую, даже если она и есть на этой далекой луне, но мы наверняка сможем определить, есть ли на ней подходящие для жизни условия — резервуары и бассейны жидкости, в которых жизнь могла бы зародиться и процветать. В самом крайнем случае мы можем обнаружить новые неизвестные нам ранее типы молекул в атмосфере и на поверхности Титана, а это, в свою очередь, может пролить свет на возникновение жизни на нашей Земле в частности и в Солнечной системе в целом.

Если нет жизни без воды, следует ли нам ограничиться планетами и их лунами в поисках жизни, раз на их поверхностях вода может скапливаться в существенных количествах? Никак нет. Молекулы воды наряду с другими знакомыми бытовыми химикатами, такими как аммиак, этан и метиловый спирт, можно нередко обнаружить в прохладных межзвездных газовых облаках. При соблюдении определенных условий — низкой температуры и высокой плотности — группа молекул воды может преобразовать и захватить в воронку энергию близлежащей звезды, превращая ее в усиленный и высокоинтенсивный микроволновый луч. Атомная физика этого явления примерно сопоставима с тем, что делает лазерный луч с видимым светом. Правда, в данном случае на ум приходит слово «мазер»: микроволновый амплификатор на основе стимулированных эмиссий радиации (речь идет, соответственно, о «микроволновом усилении с помощью стимуляции концентрированного излучения», если говорить более доступным языком). Воду не только можно найти практически где угодно в нашей галактике, она еще и иногда позволяет себе светить вам в лицо лучом! При этом основная проблема, с которой столкнулась бы потенциальная жизнь в межзвездных облаках, заключается не в нехватке сырья, но в его экстремально низкой плотности, что существенно снижает частоту возможных столкновений и взаимодействий друг с другом частиц. Если жизни нужны миллионы лет для того, чтобы сформироваться на такой планете, как Земля, у нее наверняка уйдут триллионы лет на то, чтобы возникнуть в условиях столь низкой плотности строительного материала. Наша Вселенная пока гораздо моложе.

Завершая поиски жизни в Солнечной системе, мы вроде бы закончили и свою экскурсию по фундаментальным вопросам, которые неразрывно связаны с нашим космическим происхождением. Однако мы не можем не коснуться еще одного важнейшего вопроса, который на самом деле нам еще только предстоит задать себе в будущем: речь идет о наших контактах с иными цивилизациями. Ни одна астрономическая тема не захватывает воображение публики столь живо, и ни одна из них не предлагает лучшей возможности собрать воедино все нити знаний о Вселенной, что мы получили в предыдущих главах. Теперь, когда мы кое-что знаем о том, как Может зародиться жизнь в других мирах, мы можем изучить вероятность того, что одно из самых глубоких человеческих желаний будет когда-нибудь удовлетворено — желание обрести во Вселенной благодарных собеседников.

 

Глава 17

Поиски жизни в галактике Млечный Путь

Мы уже знаем, что в пределах нашей Солнечной системы Марс, Европа и Титан представляют для исследователей наибольший интерес как потенциальные площадки для обнаружения внеземной жизни, все еще существующей или уже окаменелой. В разы выше и вероятность того, что именно на этих трех объектах будет найдена вода или какая-то другая субстанция, способная, будучи в жидком состоянии, стать подходящим растворителем для разных молекул, что несут в себе жизнь.

Поскольку только эти объекты демонстрируют признаки вроде водоемов и приливных бассейнов, большинство астробиологов ограничивается ровно ими тремя, возлагая на них все свои надежды и тем самым сужая географию своих поисков примитивных инопланетных форм жизни. У пессимистов есть ключевой довод, который однажды либо станет всеобщим доводом, либо будет всеми же отвергнут. Он гласит: даже если мы найдем условия, подходящие возникновения и поддержания жизни, это еще не значит, что мы найдем в этих условиях жизнь. Так или иначе, результаты исследований с Марса, Европы и Титана будут иметь огромное значение и очень пригодятся для того, чтобы оценить степень распространения жизни в космосе. В одном оптимисты и пессимисты единодушны: если мы хотим найти продвинутые формы жизни — жизни, представленной кем-то более крупным, чем простые одноклеточные организмы, что первыми появились когда-то на Земле и долгое время господствовали на ней, — тогда нам следует обратить свой взор далеко за пределы Солнечной системы: в сторону планет, что вращаются вокруг других звезд.

Когда-то давно мы могли лишь отстраненно судить о существовании таких планет. Теперь, когда было найдено более сотни экзопланет, в целом похожих на Юпитер и Сатурн, мы можем с уверенностью предсказать, что это лишь вопрос времени и еще более точных наблюдений, прежде чем мы обнаружим сопоставимые с Землей планеты. Последние годы XX века стали поворотной точкой в истории исследования космоса: мы получили реальные доказательства существования многочисленных обитаемых миров во Вселенной. И значение первых двух членов формулы Дрейка, отражающих количество планет во Вселенной, что вращаются вокруг звезд с продолжительностью жизни в миллиарды лет, теперь видится скорее высоким, чем низким. Правда, следующие два члена, которые отражают вероятность обнаружения подходящих для жизни планет и вероятность того, что жизнь действительно зародится на таких планетах, остаются почти столь же неопределенными, как и до открытия экзопланет. Но все же наши попытки предложить примерные значения для этих двух вероятностей куда более информированы, чем попытки наделить значениями два последних члена формулы: вероятность того, что жизнь в альтернативном мире пройдет весь путь эволюции до разумной цивилизации, и отношение средней предполагаемой продолжительности жизни такой цивилизации к продолжительности жизни всей галактики Млечный Путь.

Для оценки значений первых пяти членов формулы Дрейка мы можем предложить свою собственную Солнечную систему и самих себя в качестве подопытной модели, хотя не следует забывать о принципе Коперника во избежание ситуации, в которой мы вдруг начнем судить космос по себе, а не себя по космосу. Но вот мы добираемся до последнего члена уравнения: желая обозначить среднюю продолжительность жизни цивилизации, завладевшей технологическими возможностями, позволяющими отправлять сигнал на межзвездные расстояния, мы не можем прийти к какому-либо адекватному ответу, даже взяв Землю за базовый пример, — ведь нам еще только предстоит узнать, как долго просуществует наша собственная цивилизация. На сегодняшний день мы вот уже почти целое столетие обладаем возможностью отправлять сигналы в космос — с тех самых пор, как мощные радиостанции научились передавать сообщения с одного края земного океана на другой. Просуществует ли наша цивилизация еще одно столетие, тысячелетие или еще много тысяч веков, зависит от целого комплекса факторов, которые мы просто не в состоянии предвидеть, даже если многие из них указывают на невозможность нашего выживания в долгосрочной перспективе.

Задаваясь вопросом, соответствует ли наша судьба среднестатистической судьбе типичной планеты Млечного Пути, мы делаем шаг на новую ступень размышлений и нам не остается ничего другого, как счесть последний член формулы Дрейка, влияющий на конечный результат в той же степени, что и все остальные, категорически неизвестным. Если — и это будет оптимистичным прогнозом — в большинстве планетных систем есть не менее одного объекта, подходящего зарождения жизни, и если жизнь действительно зарождается на достаточно большом количестве таких объектов (например, на одной десятой от их общего числа), и если разумные цивилизации, к примеру, формируются в одном из десяти случаев возникновения жизни, тогда получается, что в какой-то момент времени за всю историю Млечного Пути и его сотен миллиардов звезд в нашей галактике может быть вплоть до одного миллиарда локаций, которые способны выходить разумную цивилизацию. Это огромное число, конечно, следует из самого факта, что в нашей галактике так много звезд и что большая часть из них более или менее напоминает наше Солнце. Чтобы получить пессимистичный прогноз, просто замените все названные нами значения с одной десятой на одну десятитысячную, тогда один миллиард локаций уменьшится в миллион раз и превратится в гораздо более скромную тысячу.

А это уже существенная разница. Предположим, что средняя цивилизация — которую мы так называем в том случае, если она обладает возможностями межзвездного сообщения, — существует на протяжении 10 000 лет: это составляет около одной миллионной доли продолжительности жизни Млечного Пути. С точки зрения оптимиста, рано или поздно за всю историю галактики цивилизация должна образоваться в миллиарде мест, то есть в каждый конкретный момент времени таких цивилизаций существует около тысячи одновременно. Напротив, с точки зрения пессимиста, в каждую типичную эпоху должно существовать около 0,001 цивилизации, что делает нас одиноким и исполненным драматизма экстремальным значением заданного промежутка времени.

На что же будет похоже реальное значение формулы Дрейка? В науке ничто так не убедительно, как экспериментальные доказательства. Если мы хотим определить среднее число цивилизаций в галактике Млечного Пути, лучшим научным решением этой проблемы будет взять и измерить, сколько цивилизаций существует в ней в данный момент. Самый логичный способ добиться выполнения этой уникальной задачи — исследовать всю галактику целиком (что давно мечтают сделать актеры, снимающиеся в телесериале «Звездный путь»), награждая каждую обнаруженную нами цивилизацию порядковым номером и типом (это если мы вообще найдем хоть одну). (Жизнь в галактике, где нет никаких инопланетян, никогда не ляжет в основу сюжета телешоу с высокими рейтингами.) К сожалению, подобное исследование лежит далеко за пределами наших текущих технологических возможностей и сильно за пределами доступного нам бюджета.

Кроме того, на исследование целой галактики уйдет много миллионов лет, если не больше. Задумайтесь над тем, какой была бы телепередача о межзвездных космических исследованиях, если бы она ограничивалась лишь тем, что мы достоверно знаем о физике нашей с вами реальности. В течение целого часа на экране показывали бы членов экипажа космического корабля, выясняющих отношения друг с другом и прекрасно понимающих, что они забрались уже очень далеко в космос, но осталось им еще никак не меньше. «Мы уже прочитали все журналы», — возможно, скажет один. «Мы так устали друг от друга, а вы, Капитан, вы — настоящая заноза в звездном небе», — пробормочет другой. Затем, пока одни члены экипажа поют самим себе песни, а другие уже явно отходят в свои собственные миры тихого космического безумия, долгий затяжной кадр напомнит нам о том, что расстояние до других звезд Млечного Пути составляет в миллионы раз больше, чем расстояние до любой другой планеты Солнечной системы от Земли.

Между прочим, этот коэффициент учитывает только расстояние до ближайших соседок Солнца — все же столь далеких, что их свет идет до нас на протяжении многих и многих лет. Для полноценной обзорной экскурсии по Млечному Пути нам понадобится отправиться в 10 тысяч раз дальше. Голливудские фильмы, демонстрирующие межзвездные полеты, преодолевают это невероятно сложное фактическое обстоятельство очень просто: они игнорируют его («Вторжение похитителей тел», 1956 и 1978 годы); они намекают на усовершенствованные ракеты и технологии на более точное понимание законов физики («Звездные войны», 1977 год); предлагают такие интригующие способы добраться до нужной точки космоса в целости и сохранности, как заморозка и гибернация, помогающие космонавтам пережить невероятно длительное путешествие («Планета обезьян», 1968 год).

В каждом из подобных подходов что-то есть, а некоторые даже предлагают определенные творческие преимущества. Вполне возможно, что мы будем и дальше совершенствовать свои космические корабли и ракеты, которые сегодня способны развивать скорость лишь около одной десятитысячной скорости света — а быстрее перемещаться мы и не мечтаем, по крайней мере исходя из нашего текущего понимания законов физики. Но даже путешествие со скоростью света к соседним звездам займет далеко не один год, а экскурсия по всему Млечному Пути — почти тысячу столетий. Заморозка астронавтов звучит многообещающе, но ведь если те, кто останутся на Земле и, судя по всему, будут оплачивать такие путешествия, не будут заморожены (а зачем?), они вряд ли когда-нибудь увидятся с вернувшимися десятки лет спустя астронавтами. Одобрить финансирование таких проектов будет очень непросто. Если учесть нашу довольно малую продолжительность жизни — а значит, и сосредоточенного на чем-либо внимания, — то устанавливать контакт с внеземной цивилизацией (если хоть одна из них существует) лучше всего «прямо не выходя из дома», с Земли. Все, что от нас требуется, — это сидеть и ждать того, чтобы они нас навестили.

Вот только зачем им это нужно? Что в нашей планете такого особенного, чтобы инопланетные сообщества сочли ее заслуживающей интереса (при условии, что они существуют)? В данном вопросе человечество только и делает, что нарушает принцип Коперника. Спросите любого, чем заслужила Земля столь пристальное внимание к своей персоне, — и получите в свой адрес короткий и гневный взгляд. Все концепции возможных визитов инопланетян на Землю, как и немалая часть религиозной догмы, опираются на непроговоренное и очевидное заключение, что наша планета и населяющие ее формы жизни значатся столь высоко в списке главных вселенских чудес, что аргументация просто не нужна; получается, это вроде как само собой разумеется и нисколько не странно с астрономической точки зрения, что наша песчинка звездной пыли, затерянная где-то в пригородах Млечного Пути, почему-то превращается в некий галактический маяк, сияющий во тьме и не просто требующий внимания, но и получающий его — в космических масштабах.

Это заключение следует из того факта, что для того, кто наблюдает космос с Земли, Вселенная действительно выглядит примерно так. Размер планет еще «куда ни шло», в то время как звезды — лишь точки света в небе. С насущной точки зрения тут нет ничего удивительного. Наше успешное выживание и воспроизведение на этой планете, вплоть до мельчайших организмов, обитающих на ней, мало зависит от окружающей нас Вселенной. Среди всех астрономических объектов только Солнце, а также в гораздо меньшей степени Луна влияют на нашу жизнь, да и их движения столь однообразны, что они начинают казаться частью декораций в какой-то картине, воспевающей Землю. Наше человеческое сознание, сформировавшееся на Земле по итогам бесчисленных событий и встреч с разными существами, по вполне понятным причинам все внеземные дела воспринимает как второстепенную массовку к тому «самому главному», что происходит на главной сцене — на Земле. Наша ошибка заключается в том, что мы почему-то считаем, что эти самые участники массовки тоже ставят нас во главу угла.

Так как каждый из нас принял на веру это ошибочное убеждение задолго до того, как наше сознание научилось управлять нашим мышлением, мы не можем полностью избавиться от него, даже когда сами приказываем себе сделать это. Те, кто навязывает нам соблюдение принципа Коперника, должны постоянно оставаться начеку, не давая нашему рептильному мозгу нашептать нам обратное, уверяя нас, что мы занимаем самый центр Вселенной и что все ее внимание естественным образом направлено на нас.

Внимая сообщениям об инопланетных гостевых визитах на Землю, мы должны не забывать еще об одной обманчивой особенности человеческой мысли — так же вездесущей и чреватой самообманом, как и наша антикоперниковская предвзятость. Человек доверяет своей памяти гораздо больше, чем это она того реально заслуживает. Причина тому — то же самое выживание, на фоне которого мы считаем Землю центром мироздания. Память — это запись нашего восприятия, и, в общем-то, даже хорошо, что мы обращаем внимание на эти «записи» и делаем из них какие-то выводы, которые могут повлиять на наше будущее.

Так как теперь у нас есть более эффективные способы документирования прошлого, мы стараемся не полагаться на память отдельных людей в вопросах, имеющих ключевое значение для общества. Мы стенографируем дебаты в конгрессе и издаем законодательства в печатной форме, мы снимаем на видеопленку сцены преступлений, мы украдкой делаем аудиозаписи криминальных действий — потому что мы считаем все эти носители более совершенными, чем наш мозг, когда речь идет о создании перманентных записей о прошлых событиях. В этом правиле остается одно заметное исключение: мы продолжаем воспринимать показания очевидцев как точную информацию, по меньшей мере как информацию, требующую проверки — в наших судебных разбирательствах. Мы делаем это, несмотря на то что раз за разом тестирования демонстрируют, что каждый из нас, независимо от лучших своих побуждений, не способен досконально запоминать происходящие с ним события, особенно в тех случаях, когда воспоминания связаны с чем-то для нас необычным и будоражащим (именно такое, как правило, и попадает в итоге в судопроизводство). Тем не менее каждое восклицание в зале суда вроде «Пистолет был в руках вот у этого человека!» должно быть тщательно взвешено и противопоставлено все множащемуся количеству дел, в которых «этот» человек в итоге не оказывался держателем пистолета, притом что свидетель искренне верил, что видел именно его.

Если мы будем стараться не забывать обо всем этом, когда беремся изучать сообщения о неопознанных летающих объектах (НЛО), нам будет нетрудно тут же заметить огромный потенциал для ошибки в данной области. По своему определению НЛО — это странное явление, которое заставляет наблюдателей невольно отделять привычное от непривычного в своих мыслях на фоне столь редко привлекающего их внимание в обычной жизни лунного диска — и при этом требует, чтобы они пришли к скоропостижным выводам здесь и сейчас, пока данный объект не исчез из виду. Добавьте сюда психический заряд, рождающийся вследствие того, что наблюдатель уверен: он только что увидел что-то исключительно редкое — и вряд ли вам удастся найти более удачный классический пример ситуации, которая с наибольшей вероятностью способна оставить в голове человека ошибочное воспоминание.

Откуда можно получить данные об НЛО, которые были бы надежнее личных свидетельствований? В 1950-х годах астрофизик Дж. Аллен Хайнек, бывший тогда ведущим консультантом ВВС США по НЛО, любил подчеркивать это, быстрым движением доставая из кармана миниатюрную камеру и заявляя, что, если бы ему когда-нибудь довелось увидеть НЛО, он немедленно воспользовался бы камерой для того, чтобы заполучить научные тому доказательства, потому что понимает, что его личные показания об «увиденном» приняты не будут. К сожалению, технологический прогресс с тех пор дошел до того, что фальшивые изображения и даже видео нередко невозможно отличить от подлинных, так что план Хайнека по использованию фотосвидетельств о визите НЛО нам больше не подходит. Собственно, если говорить о взаимодействии между хрупкостью человеческой памяти и изобретательностью таких «художников», мы вряд ли возьмемся с полной уверенностью утверждать, какие из предложенных нам «снимков» НЛО похожи на правду, а какие — на подделку.

Когда речь заходит о более современном явлении так называемых похищений инопланетянами, удивительная способность человеческой психики торжествовать над реальностью, подавляя ее, становится еще очевиднее. Хотя конкретных чисел тут так просто не получишь, за последние годы десятки тысяч людей, судя по всему, заявили, что их забирали на борт космической тарелки, где подвергали различным проверкам, нередко довольно унизительного характера. С точки зрения спокойного и рассуждающего человека, даже просто утверждать подобное — уже значит опровергать сам факт того, что это произошло. Прямое применение принципа бритвы Оккама, который призывает к тому, чтобы всегда выбирать тот вариант объяснения событий, что является наиболее простым, подводит нас к мысли о том, что все подобные похищения были выдуманы, а не пережиты в самом деле. Так как почти все случаи подобных похищений происходят почему-то именно ночью — нередко объект уверяет, что даже не проснулся от этого, — наиболее вероятным объяснением их становится состояние гипнагогии, когда мозг находится в промежуточном состоянии между бодрствованием и сном. У многих в этот короткий период окончательного засыпания приключаются относительно яркие визуальные и слуховые галлюцинации — а иногда человек обнаруживает себя в состоянии так называемого сонного паралича, когда, будучи в полном сознании, он не может пошевелить даже пальцем. Подобные эффекты проходят сквозь фильтры нашего мышления и образуют в нем кажущиеся реальными воспоминания, способные взрастить непоколебимую уверенность их хозяина в том, что они несомненны.

Есть и другой «распространенный» сценарий похищения землян экипажами НЛО: внеземные посетители выбрали именно Землю и прибыли сюда в таких количествах, что им не составило труда похищать человечество тысячами — ненадолго — и, судя по всему, изучать их как можно ближе (но неужели они за все это время еще не узнали всего, что им нужно, и не могут и они ограничиться похищением тел, чтобы изучать по ним анатомию?). Некоторые истории подразумевают, что инопланетяне берут у похищенных образцы каких-то ткан ей — помещают свое семя в тела жертв женского пола, а еще они стирают из памяти жертвы подробности встречи, чтобы жертва не могла «найти их» снова (не очень понятно, почему бы им тогда вообще не стереть эпизод с похищением из человеческой памяти целиком). Утверждения таких людей нельзя категорически отвергать немедленно, как нельзя сбрасывать со счетов и некую вероятность, что строки, которые вы сейчас читаете, были написаны инопланетянами исключительно с той целью, чтобы наделить вас ложным чувством безопасности и защищенности от инопланетной угрозы — ведь тогда инопланетянам будет проще осуществить свои планы космического господства. Вместо этого, опираясь на наше умение рационально анализировать и разделять объяснения ситуаций на более и менее вероятные, мы можем приписать гипотезе о похищении людей инопланетянами исключительно малую статистическую вероятность.

Одно заключение кажется равно неопровержимым как скептически настроенным в отношении НЛО, так и фанатам летающих тарелок. Если инопланетные общества действительно иногда навещают Землю, они должны быть в курсе того, что мы создали всемирные возможности распространения информации и развлечения (а также разграничения одного от другого). Сказать, что любому инопланетному существу захотелось бы воспользоваться этими возможностями, — значит ничего не сказать. Они получили бы мгновенное разрешение (хотя оно им, возможно, и не понадобилось бы) на то, чтобы обозначить свое присутствие — если бы хотели. Отсутствие явных инопланетян на наших телеэкранах подтверждает либо их отсутствие на самой Земле как таковой, либо их явное нежелание быть обнаруженными — «стесняются» они. Для последнего варианта существует одно противоречие.

Если инопланетные посетители Земли предпочитают оставаться незамеченными и если у них есть технологии, в разы более продвинутые, чем наши (а умение путешествовать от одной звезды к другой на это указывает), то почему же у них ничего не получается? Почему мы считаем само собой разумеющимся обнаружение каких-либо доказательств их существования — личные свидетельства, круги в полях с жатвой, построенные древними астронавтами пирамиды и воспоминания о похищении, — если инопланетяне этого не хотят? Судя по всему, они просто играют с нами, словно кошка с мышатами. Вполне возможно, что они также секретно управляют нашими вождями — глядя на современную политику и индустрию развлечений, эта идея даже начинает казаться не такой уж невероятной.

Тема НЛО подчеркивает одно важное свойство нашего сознания. Подсознательно считая, что наша планета — центр мироздания, а наше звездное окружение — лишь прекрасные декорации для земной жизни, мы тем не менее испытываем сильнейшее желание нащупать с этим окружением связь. Это выражается в умственной деятельности, не более разборчивой, чем вера в сообщения об инопланетных туристах или вера в доброжелательное божество, шлющее на Землю громы и молнии, а также вестников своей воли. Подобное отношение уходит корнями в те дни, когда между Землей под ногами и небом над головой существовало самоочевидное разграничение: мы могли дотронуться до одних объектов — и лишь наблюдать издалека, как другие плывут по небу, сияя и оставаясь для нас недостижимыми. Отсюда и сформированные в нашем восприятии различия между земным телом и космической душой, между обыденным и чудесным, естественным и сверхъестественным. Необходимость навести умственные мосты между этими двумя аспектами существующей реальности легла в основу множества наших попыток создать убедительную картину своего существования. Представленные современной наукой доказательства того, что все мы сделаны из звездной пыли, вставили прочные палки в колеса наших мыслей, от чего многие из нас до сих пор никак не придут в себя. НЛО — эти посланники с других краев цивилизации — словно напоминают нам о своем всемогуществе, о том, что другие космические расы знают, кто они такие и для чего они здесь, в то время как мы лишь начинаем в этом немного разбираться. Эти идеи хорошо отражены в классической кинокартине 1951 года «День, когда Земля остановилась»: в ней инопланетный гость, гораздо более мудрый, чем мы, прибывает на Землю, чтобы предупредить нас, что наша жестокость может привести нас к гибели.

Наш внутренний интерес к космосу имеет и темную сторону, которая заставляет нас проецировать свое недоверие к незнакомым людям на незнакомых инопланетян. Многие отчеты о ситуациях, в которых якобы замешаны НЛО, начинаются с фраз вроде: «Я услышал какие-то странные звуки, поэтому я взял винтовку и пошел узнать, что это такое было». Фильмы, рассказывающие о пришельцах на Земле, тоже с легкостью приобретают оттенок неприязненного к ним отношения, начиная с эпической картины 1956 года «Земля против летающих тарелок», в которой военные подразделения бомбят космический корабль пришельцев, даже не подумав сначала узнать у них, что им нужно, и заканчивая картиной «Знаки» 2002 года, в которой мирный главный герой, у которого дома нет винтовки, пытается расправиться с вторгшимися на его территорию незваными гостями с помощью бейсбольной биты (это, кстати, вряд ли поможет одолеть настоящих пришельцев, способных пересекать межзвездные пространства с целью визита на Землю).

Главный аргумент против того, чтобы всерьез воспринимать сообщения о летающих тарелках как доказательства внеземных визитов, основан на незначительности нашей планеты — в сочетании с огромными расстояниями, что разделяют звезды. Ни то ни другое не является категорическим противопоказанием к тому, чтобы верить в наши эпизодические контакты с инопланетянами, но в совокупности они все же образуют очень веский довод. Но что же это значит? Что из-за нехватки у Земли особенной космической привлекательности нам следует отказаться от надежды когда-нибудь принимать у себя другие цивилизации — и уповать на тот день, когда наших ресурсов хватит на долгие межзвездные путешествия навстречу этим самым чужим цивилизациям?

Никак нет. Научный подход к установлению контакта с другими цивилизациями внутри и за пределами Млечного Пути, если они существуют, всегда основывался на том, чтобы позволить природе работать на нас. Этот принцип превращает вопрос «Что в инопланетных цивилизациях покажется нам самым интересным?» (ответ: сами их представители во плоти) в более плодотворный с научной точки зрения: «Самый эффективный способ установить контакт с инопланетной цивилизацией — какой он?» Природа и громадные расстояния между звездами подсказывают: используйте самый дешевый и быстрый способ общения, который, предположительно, также будет считаться дешевым и быстрым на любом другом участке галактики.

Самый быстрый и дешевый способ отправить межзвездное сообщение — это электромагнитное излучение, тот самый носитель, что на самой Земле отвечает за большинство коммуникаций на дальние расстояния. Радиоволновые технологии стали революцией в человеческом обществе, позволив нам отправлять вокруг света слова и изображения со скоростью 186 000 миль в секунду. Эти сообщения путешествуют так быстро, что, даже если отправить их на неподвижный спутник, вращающийся вокруг нашей планеты на высоте 23 000 миль, который затем направит их далее, к другому приемнику на поверхности Земли, они на каждом этапе своего путешествия будут запаздывать лишь на крошечную долю секунды.

На межзвездных расстояниях сроки этих задержек увеличиваются, хоть и остаются самыми короткими из возможных. Если мы захотим послать радиосообщение на Альфу Центавра — в наиболее близкую к Солнцу другую звездную систему, — нам нужно будет заложить около 4,4 года на дорогу в каждую сторону. Сообщения, блуждающие в космосе на протяжении 20 лет, могут достигнуть нескольких сотен звезд и любых планет, что вокруг них вращаются. Значит, если бы мы были готовы ждать 40 лет, мы могли бы отправить сообщение каждой из таких звезд и в конце концов — а вдруг! — получить какой-то ответ. Этот подход, безусловно, подразумевает, что существующие вблизи этих звезд цивилизации умеют пользоваться радио и смогут в достаточной мере заинтересоваться нами, чтобы им воспользоваться.

Основная причина, по которой мы такой методикой налаживания контакта с другими цивилизациями в итоге не пользуемся, заключается не в ее механике, но в нас самих. Сорок лет — это большой промежуток времени, и не хочется все это время ждать чего-то, что может и не произойти. (Да, если бы мы отправили в космос свои сообщения 40 лет назад, сегодня мы могли бы уже обладать немалой информацией о том, насколько распространены в Млечном Пути умеющие использовать радио цивилизации.) Единственная серьезная попытка сделать что-то подобное была совершена в 1970 году, когда астрономы отмечали обновление радиотелескопа обсерватории Аресибо в Пуэрто-Рико: они воспользовались им для того, чтобы в течение нескольких минут отправлять послания в направлении звездного кластера M13. Так как он находится от нас на расстоянии 25 000 световых лет, вряд ли мы получим ответ в обозримом будущем. Получается, это было скорее демовыступление, а не полноценный звонок в космос по делу. Если вы думаете, что нашей радиотрансляции мешает излишняя осторожность (что, вообще, не было бы лишним при знакомстве с кем-то новым), просто задумайтесь вот над чем: все радио- и телевещание после Второй мировой войны, как и лучи наших мощных радиолокаторов, уже давным-давно гуляют по космосу. Расширяясь со скоростью света, «сообщения» из эпохи сериалов «Новобрачные» и «Я люблю Люси» уже добрались до тысяч звезд, а сообщения из «Гавайев 5.0» и «Ангелов Чарли» — по меньшей мере до нескольких сотен. Если другие цивилизации действительно способны выделить отдельные программы из этой какофонии, доносящейся с Земли в форме радиосигналов — а сегодня ее объем уже сопоставим с объемом радиосигналов от любого объекта в Солнечной системе, включая Солнце, — то в игривом предположении о том, что именно содержимое этих передач и является причиной, по которой соседи до сих пор не пожаловали к нам в гости, начинает проступать смысл: они либо находят наши художественные вкусы просто отвратительными, либо (все же смеем надеяться!) слишком возвышенными для себя — и в любом случае не стремятся выйти на связь.

Сообщение может прибыть прямо завтра, напичканное интригующей информацией и комментариями. В этом и заключается удивительная привлекательность общения посредством электромагнитного излучения. Это не только дешево (отправлять в космос трансляции телевизионных передач на протяжении последних 50 лет стоило существенно меньше, чем отправить туда одну-единственную исследовательскую миссию), но еще и мгновенно — при условии, что мы можем получить и расшифровать сигналы от другой цивилизации. В этом же заключается и одна из основных причин всеобщего волнения по поводу НЛО: в данном случае мы могли бы в буквальном смысле получать сигналы, которые записали бы, проверили на подлинность и изучали так долго, как это было бы необходимо, чтобы их понять.

В рамка, программы поиска внеземного разума (ученые называют ее SETI, сокращенно от англ. Search for ExtraTerrestrial Intelligence) основное внимание все еще уделяется поиску входящих радиосигналов, хотя отказываться от попыток обнаружения сигналов, отправленных с помощью световых волн, тоже не следует. Хотя световому излучению, идущему к нам от других цивилизаций, приходится преодолевать на своем пути мириады естественных источников света, лазеры предоставляют возможность концентрировать свет в лучи одного-единственного цвета (или определенной частоты); таким же образом радиоволны передают сообщения от одной телерадиостанции до другой. С точки зрения радио наши надежды на успех программы SETI опираются на использование антенн, которые могут исследовать небо; радиоприемников, которые записывают все обнаруженное антеннами; и мощных компьютеров, которые анализируют полученные приемниками сигналы в поисках аномалий. Существует две базовые вероятности: мы можем найти другую цивилизацию, перехватив ее собственные внутренние коммуникации, часть которых неизбежно попадает в космос, как и наши теле- и радиотрансляции; или мы можем обнаружить намеренно отправленные нам сигналы, предназначенные для привлечения внимания таких цивилизаций, как наша с сами.

Методика перехвата явно представляет собой более трудную задачу. Направленный сигнал сосредоточивает свою силу в определенном направлении, так что обнаружить его становится гораздо проще, если знаешь наверняка, что он направлен в твою сторону. Однако сила сигнала, который попадал в космос «случайно», рассеивается более или менее равномерно во всех направлениях; соответственно, такие сигналы оказываются гораздо слабее на определенном расстоянии от источника, чем посланный оттуда же направленный сигнал. Далее, направленный сигнал должен, предположительно, содержать в себе какие-то легкие тренировочные упражнения, дающие получателю возможность понять, как его расшифровывать; а непроизвольно попадающее в космос излучение никаких пользовательских инструкций с собой точно не несет. Наша цивилизация сама засоряла Вселенную подобными сигналами на протяжении десятилетий, а направленный лучевой сигнал отправила лишь один раз и длился он несколько минут. Если цивилизаций во Вселенной немного, любые попытки их обнаружить должны основываться на технике перехвата, а не на поисках специально предназначенных нам направленных сигналов.

Проповедники SETI, вооруженные все более продвинутыми системами антенн и радиоприемников, начали понемногу «подслушивать» происходящее в космосе, надеясь перехватить что-нибудь подтверждающее существование других цивилизаций. Именно по той простой причине, что нет никаких гарантий, что мы когда-нибудь вообще сможем перехватить хоть один такой сигнал, тем, кто занимается их подслушиванием, всегда непросто получить на это средства. В начале 1990-х годов конгресс США в течение года поддерживал программу SETI, пока менее горячие головы не положили этому конец. Сегодня ученым, занятым в области SETI, приходится рассчитывать — частично — на участие миллионов людей, загружающих заставку для своих домашних компьютеров с сайта setiathome.sl.berkeley.edu: это виртуально реквизирует компьютер для анализа данных об инопланетных сигналах в его свободное время. Еще больше (финансовой) поддержки поступает от состоятельных людей, среди наиболее известных из них — Бернард Оливер, выдающийся инженер компании Hewlett-Packard, который интересуется SETI столько, сколько себя помнит, и Пол Аллен, один из основателей компании Microsoft. Оливер провел много лет в раздумьях о главной проблеме SETI — о том, как трудно прочесывать миллиарды возможных частот, на которых могут гипотетически вещать другие цивилизации. Традиционно мы делим радиосигналы на относительно широкие диапазоны частот, поэтому для нашего земного радио и телевидения доступны лишь несколько сотен таких диапазонов. Но инопланетные сигналу в принципе, могут быть привязаны к настолько узкому диапазону частот, что в настройках SETI понадобились бы миллиарды базовых записей для сопоставления. С одной стороны, мощные компьютерные системы, лежащие в основе работы SETI, способны разрешить этот вопрос, анализируя сотни миллионов частотных диапазонов одновременно. С другой — они все еще ничего не обнаружили.

Более 50 лет назад итальянский гений Энрико Ферми, возможно, последний на сегодня великий физик, работавший и в экспериментальной, и в теоретической областях, обсуждал внеземную жизнь со своими коллегами во время обеда. Согласившись, что Земля не представляет собой сколько-нибудь выдающегося пристанища для жизни, ученые пришли к выводу, что жизнь в Млечном Пути должна быть весьма распространенной штукой. В таком случае, спросил тогда Ферми, словно повторяя прозвучавшее тысячи раз за последние десятилетия, где же она?

Ферми имел в виду, что, если многие места нашей галактики уже испытали пришествие технологически подкованных цивилизаций, неужели мы бы до сих пор ни от одной из них ничего не узнали бы? Радиосигналы, лазерные сигналы, личные визиты, наконец?.. Даже если большинство цивилизаций погибает относительно быстро, что, возможно, приключится и с нашей, существование таких цивилизаций в больших количествах должно означать, что некоторые из них все же живут очень и очень долго, достаточно долго для того, чтобы предпринять какие-то попытки отыскать во Вселенной кого-то еще. Даже если некоторым из таких цивилизаций-долгожителей глубоко плевать на своих космических соседей, должны же быть такие, которым не плевать. Так что сам факт, что у нас нет ни одного научно заверенного факта, что пришельцы когда-либо бывали на Земле, и нет надежных примеров сигналов, отправленных другой цивилизацией, может означать, что мы серьезно преувеличили вероятность возникновения разумных цивилизаций в галактике Млечный Путь.

В сказанном Ферми был смысл. С новым днем доказательств того, что мы в нашей Галактике одиноки, становится чуть больше. Правда, при непосредственном анализе чисел доказательства начинают выглядеть менее убедительно. Если в каждый заданный момент времени в галактике существует несколько тысяч цивилизаций, среднее расстояние между такими галактическими соседями должно составить несколько тысяч световых лет — это в тысячу раз больше, чем расстояние от нас до ближайших к нам звезд. Если одна или несколько таких цивилизаций просуществовали миллионы лет, мы имеем право рассчитывать на то, что они бы уже отправили нам какой-нибудь сигнал — или позволили бы нам хотя бы мельком обнаружить их с помощью перехвата радиосигналов. Если же до такого возраста не доживает ни одна цивилизация, тогда нам придется приложить еще больше усилий к тому, чтобы продолжать поиски своих соседей, ведь может быть и такое, что никто из них просто не ставил перед собой вселенской задачи обнаружить соседние цивилизации или что ни одна из них не увлекается радиосигналами, достаточно мощными для того, чтобы мы могли их перехватить.

И вот мы оказываемся в типичной для человека ситуации: на грани событий, которые могут никогда не произойти. Самые важные новости в истории человечества могут прозвучать завтра, в следующем году — или не прозвучать никогда. Давайте же с благодарностью встретим новый закат, приветствуя окружающую нас Вселенную как старого доброго знакомого и любуясь ею — темной, но исполненной света, энергии и загадок.