Если мы когда-нибудь получим доказательства существования внеземных организмов, почти наверняка это будет не радиосигнал, а какая-нибудь молекула.
В ТЕОРИИ
Населенные территории
Нам известна всего одна форма жизни — углеродная, земная. И когда мы ищем собратьев в далеких мирах, ориентируемся именно на данный образец. Поэтому потенциально обитаемыми считаем планеты, похожие на нашу: близкие по размеру, с твердой поверхностью и стабильной орбитой. Материнская звезда планеты должна быть не слишком активной, подобно Солнцу, а расстояние до нее — умеренным, чтобы вода оставалась жидкой, а не испарялась и не накапливалась вечными льдами. Подходящая область называется зоной обитаемости, в ее пределах у Солнца расположена Земля, а у Проксимы Центавра — Проксима b . Но жизнь может существовать и вне этой зоны. Например, на спутниках планет-гигантов, таких как Юпитер или Сатурн: спутники подогреваются гравитацией массивной планеты. На них есть и жидкая вода, и стабильный приток тепла — два компонента, обязательных для жизни. А дальше начинаются поиски химических «биосигнатур» — более надежных указаний на жизнь.
Марс: метан
В разреженной атмосфере Красной планеты метан быстро разрушается под действием ультрафиолета. Если этот газ все-таки обнаруживается здесь, значит, на Марсе есть его источник. На Земле газ производят многочисленные метаногенные бактерии, поэтому начиная с 2004 года, когда метан впервые заметили в атмосфере Марса, эта тема привлекает особое внимание. Ученые дискутируют не только об источнике газа. Споры вызывает сам факт его присутствия на планете: если метан и есть в атмосфере Марса, то его количество крайне мало, на грани чувствительности приборов, и нестабильно. Кроме того, скептики выдвинули несколько гипотез об альтернативных путях появления метана, без участия живых организмов. Например, он может образовываться при реакциях распространенного на Марсе минерала оливина с водой, при высоких давлении и температуре — глубоко в недрах планеты. И все же биологические гипотезы отбрасывать нельзя. Поэтому среди задач будущих марсианских миссий — выяснить, откуда метан попадает в местную атмосферу.
В ТЕОРИИ
Доказательства от противного
Некоторые вещества могут указывать на отсутствие жизни. Например, угарный газ — удобный источник углерода для многих микроорганизмов, который они быстро утилизируют, и в воздухе долго он не задерживается. Поэтому большие количества СО в атмосфере планеты (как, например, на Марсе) наводят на мысль о том, что даже примитивной жизни здесь нет.
Энцелад: вода
Что на Марсе сегодня есть жидкая вода, окончательно еще не доказано. Зато на спутнике Сатурна Энцеладе обнаружили целый океан. Его гладкую поверхность образует толстая кора водяного льда, а колебания при вращении вокруг оси — примерно как у сырого яйца — свидетельствуют, что под ней скрывается масса жидкости. И действительно, еще в 2004 году прибывший в систему Сатурна зонд Cassini заметил настоящие гейзеры, которые периодически бьют в районе южного полюса из трещин во льду. Эти выбросы почти полностью состоят из обычной воды, но также содержат растворенный углекислый газ и небольшие количества простой органики. Согласно моделям ученых, такой «коктейль» может образоваться в сильнощелочной среде с температурой чуть выше нуля и большой концентрацией соли. В аналогичных условиях некоторых водоемов Земли прекрасно себя чувствуют определенные виды микробов и даже членистоногие. Неудивительно, что для поиска жизни на Энцеладе уже готовится несколько космических миссий.
В ТЕОРИИ
Железные улики
В списке веществ — потенциальных маркеров жизни, который составили в 2016 году, около 14 тыс. соединений. Однако само по себе ни одно из них не является окончательным доказательством. Присутствие молекул надо рассматривать в контексте геохимии, свойственной небесному телу: одно и то же вещество в разных мирах может иметь различное происхождение. Большее значение имеют их сочетания, которые не могут существовать без деятельности организмов, поддерживающих такой баланс. Например, одновременное присутствие кислорода и метана на планетах земного типа без жизни маловероятно: предоставленные сами себе, эти вещества быстро реагируют с образованием инертного углекислого газа.
Венера: фосфин
Впервые фосфин на Венере заметили еще в 2017 году. А наблюдения 2020-го показали, что большая часть этого газа концентрируется на высотах от 53 до 61 км, где условия не так суровы, как у раскаленной поверхности. Для нас фосфин ядовит и пахнет неприятно, но в земной атмосфере содержится в крайне малых количествах. Образование его молекул требует высоких затрат энергии, а окисляются и разрушаются они довольно легко. Подсчитано, что на той же Венере время жизни фосфина составляет чуть больше 15 минут. Получается, запасы этого газа в атмосфере планеты постоянно пополняются. Едва ли не единственный путь появления фосфина на Земле — деятельность микробов. На газовых гигантах Юпитере и Сатурне энергию для его образования обеспечивают экстремально высокие температуры и давление на глубине. Для Венеры этот путь закрыт, и здесь источником фосфина могут быть либо неизвестные геохимические процессы, либо все-таки жизнь. Недаром уже несколько космических держав, включая Россию, объявили о планах дополнительно исследовать венерианскую атмосферу с помощью зондов.
В ТЕОРИИ
Бесполезная органика
В поисках внеземной жизни кажется логичным высматривать органические вещества. Недаром на заре современной химии даже считалось, что они могут синтезироваться исключительно живыми организмами. Как мы знаем сегодня, это не так, а в космическом пространстве присутствуют десятки разных органических молекул. Среди них этанол и формальдегид, простые аминокислоты и даже нуклеотиды, «строительные блоки» ДНК и РНК. Все эти соединения образуются в ходе медленных реакций, протекающих на поверхности космической пыли. Само по себе наличие органики на органическую жизнь еще не указывает.
Земля: кислород
Увидеть тусклые планеты на огромных расстояниях крайне сложно. Чаще всего их обнаруживают по изменению блеска звезды в те периоды, когда планета частично затмевает ее, двигаясь по орбите. Расчеты показывают, что нашу Землю можно рассмотреть этим способом как минимум с девяти известных и потенциально обитаемых планет. Если их населяют разумные наблюдатели, то им наверняка будет интересен мир, столь подходящий для жизни. Состав атмосфер у далеких планет можно установить по их спектру, и кислород послужит важнейшим указателем на обитаемость нашей.
Этот элемент — мощный окислитель, и даже на Земле до сравнительно недавнего времени не присутствовал в чистом виде в сколько-нибудь заметных количествах. Он появился лишь около 2,45 млрд лет назад, когда цианобактерии впервые освоили фотосинтез. Выделенный ими кислород окислил все растворенные в воде вещества, горные породы и лишь затем стал накапливаться в атмосфере, меняя ее состав. Впрочем, теоретически кратковременные скачки содержания молекулярного кислорода в атмосфере могут обеспечиваться и небиологическими механизмами. Поэтому инопланетянам понадобятся и другие биосигнатуры, чтобы убедиться в существовании жизни на Земле.
Фото: SPL / LEGION-MEDIA (X2), ESO / M. JANSON, NASA / JPL-CALTECH / SSI / KEVIN M. GILL, SPL / LEGION-MEDIA (X2), ISTOCK
Материал опубликован в журнале «Вокруг света» № 10, декабрь 2020
