Поиск внеземной жизни

Планета, которая вращается по орбите относительно массивной звезды — например, Денеб в созвездии Лебедя, — вряд ли является местом обитания внеземной цивилизации. Звезда вроде Денеба, масса которого в десять раз превышает массу Солнца, живет всего десять миллионов лет, после чего погибает во вспышке сверхновой. Даже если по орбите Денеба вращается планета типа Земли, ее поверхность остается жидкой или полутвердой и подвержена сильному ионизационному излучению, которое исходит от кипящей поверхности звезды. Эта гипотетическая планета принадлежит к внесолнечной системе, которая находится в стадии мучительного образования. Интенсивный «обстрел» планеты планетозималями, метеоритами и кометами активно добавляет планете вещество и непрерывно изменяет ее климат. Подобная система еще слишком молода, чтобы на ней могла развиться хоть какая-то сложная жизнь, не говоря уже о разумной цивилизации.

О необходимости продолжительного времени, которое требуется для возникновения развитых цивилизаций, свидетельствуют два признака. Несмотря на то, что Земля существует уже 4,6 миллиарда лет, эволюционное восхождение человека произошло почти в самом конце этого периода. Первая же технологическая цивилизация на этой планете существует и того меньше — всего несколько сотен лет. Таким образом, в одном известном нам примере на развитие разума ушли миллиарды лет. Второй момент: у нас нет никаких указаний на существование других цивилизаций. В частности, с нами никогда не пытались связаться внеземные сообщества. Если бы технологические цивилизации могли развиться за короткие периоды времени, то можно было бы ожидать, что какая-нибудь относительно близкая звезда будет распространять сигналы, которые можно засечь. Каменное молчание свидетельствует о том, что для развития технологии требуется долгое время.

Какое сочетание возрастающих успехов приводит к появлению цивилизации и сколько времени требует каждый этап ее образования? Во-первых, должна зародиться примитивная жизнь. Под примитивной жизнью мы подразумеваем простейшие структуры, способные к воспроизведению себе подобных и естественному отбору. Согласно этому определению одной из форм примитивной жизни на Земле можно считать вирусы. Интересно, что вирусы, судя по всему, появились позднее, чем первые клетки. Как бы там ни было, примитивная жизнь появилась на Земле очень рано. Старейшие из известных осадочных пород свидетельствуют о том, что вблизи побережья Южной Африки жизнь процветала уже почти четыре миллиарда лет назад. Появление примитивной жизни на Земле заняло не более нескольких сотен миллионов лет — опасно короткий промежуток времени, составляющий лишь небольшой процент от современного возраста Земли.

Если бы все звезды имели массы, в три раза превышающие солнечную, они прожили бы всего полмиллиарда лет и жизнь в редком случае поднялась бы выше этих простейших одноклеточных организмов. По всей вероятности, галактика, заполненная звездами, имеющими тройную массу Солнца, крайне редко достигала бы второй важной вехи на пути к образованию технологической цивилизации, а именно: развития высокосложных клеток-эукариотов.

Для перехода на следующую ступень должна возникнуть сложность. Жизни на Земле потребовалось более трех миллиардов лет, чтобы развить фантастически сложный молекулярный механизм, действующий в современных клетках-эукариотах, к которым относятся и клетки человеческого тела. На протяжении большей части геологического времени жизнь пребывала, главным образом, на ступени одноклеточных организмов, постепенно становясь все более сложной на молекулярном уровне. Одноклеточная амеба, например, безмерно сложнее, чем одноклеточная коли-бактерия.

Если бы самые маленькие звезды в Галактике были на двадцать пять процентов тяжелее Солнца, максимальное время их жизни составило бы около трех миллиардов лет. В этом случае жизнь могла бы подняться выше ступени сложных одноклеточных организмов лишь на очень немногих планетах. Предположим, к примеру, что довольно близкая к нам звезда Процион, которая весит в 1,4 раз больше Солнца, имеет двойника Земли. В отдаленных океанах этой гипотетической планеты могла бы зародиться жизнь, при условии, что она сумела бы пережить фазы красного гиганта, в которого превратится белый карлик — звезда, парная Проциону. Даже во время нашего размышления над этим вопросом сложный молекулярный механизм вполне мог бы развиваться на Проционе аналогично тому, как два миллиарда лет назад это происходило на Земле. К сожалению, это чудесное эволюционное развитие вынуждено будет прекратиться раньше времени. Дни Проциона как обычной звезды, существующей за счет горения водорода, сочтены. Всего через несколько сотен миллионов лет этой звезде суждено раздуться в красного гиганта и самым эффективным образом стерилизовать любые на сегодняшний день обитаемые планеты в ее солнечной системе.

Третьим переломным событием, приведшим к развитию на Земле разумных существ, было появление многоклеточных организмов. Большие формы жизни, в которых согласованно функционируют клетки, выполняющие различные узко специальные функции, впервые появились около восьмисот миллионов лет назад, когда Земле было почти 3,8 миллиарда лет. Фауна Эдиакары, названная в честь австралийского нагорья Эдиакара, где были найдены самые известные ископаемые из этой эпохи, судя по всему, лишь весьма отдаленно похожа на современные растения и животных. Эти представители фауны Эдиакары, многие из которых напоминают подушки или надувные матрацы, очевидно, покачивались на поверхности океана или обитали в более глубоких его слоях и вели оседлую жизнь, получая питание путем фильтрации воды. Возможно, фауна Эдиакары — это альтернативное, в конечном счете, неудачное, эволюционное решение проблемы согласованного действия больших количеств клеток в одном организме. Быть может, эти экзотические организмы были уничтожены первыми хищными червеобразными предками современных фили животных.

Сложные животные восходят в своей родословной непосредственно к Кембрийскому взрыву, — который произошел 540 миллионов лет назад. За промежуток длиной всего в десять-двадцать миллионов лет интенсивный всплеск видообразования породил самых ранних известных представителей почти всех фили животных, которые в настоящее время имеются на нашей планете. Сочетание событий, приведшее к Кембрийскому взрыву, остается загадкой, и многие ключевые вопросы по сей день не получили ответа. Но что еще более важно, нам нужно знать, действительно ли эволюционный период продолжительностью в четыре миллиарда лет необходим для того, чтобы, главным образом, одноклеточные организмы достигли определенной точки, в которой стало возможным распространение сложных форм жизни. Был ли действительно необходим столь длительный промежуток времени или Кембрийский взрыв был всего лишь исходом случайной совокупности инициирующих событий, которые могли произойти в истории Земли и много раньше?

По сравнению с возрастом Земли, равным 4,6 миллиардам лет, эволюция от момента Кембрийского взрыва вплоть до появления нашего технологического общества произошла достаточно быстро. Было ли это достижение слепой удачей или возникновение разума было фактически гарантировано еще тогда, когда только появились сложные многоклеточные формы жизни? Нам это не известно. Но ответ на этот вопрос имеет решающее значение, в частности, для ведущихся поисков жизни за пределами нашей Солнечной системы. При рассмотрении большинства предположений о внеземном разуме сначала оценивается количество разумных цивилизаций, существующих в Галактике в данный момент. С помощью оценок такого рода делается попытка связать воедино многие аспекты астрономии, биологии и антропологии.

Чтобы оценить число звезд в Галактике, пригодных для жизни, можно взять в качестве примера Землю и потребовать, чтобы звезды жили, по меньшей мере, 4,5 миллиарда лет, что позволяет развитие разумных существ. Поскольку звезды должны жить относительно долго, они должны быть относительно маленькими. По этим сдерживающим меркам, самая большая звезда, способная прожить достаточно долго, содержит 1,15 солнечных масс. Кроме того, у звезды не должно быть пары, способной разорвать обитаемую орбиту. Вышеописанные требования не являются особо ограничивающими. Наша Галактика содержит около десяти миллионов подходящих звезд, а во всей Вселенной (в настоящем объеме ее горизонта) их насчитывается почти десять миллиардов триллионов (10²²).

Далее, нужно определить процент пригодных для жизни звезд, у которых действительно имеются планетарные системы. До совсем недавнего времени этот процент был практически неизвестен, хотя обычно считалось, что это достаточно существенная величина. В последние несколько лет было определено число планетарных систем, находящихся за пределами нашей Солнечной системы. Столь быстрое открытие говорит о том, что планетарные системы — это естественный и обычный исход процесса образования звезды. По мере того как за пределами Солнечной системы открывают все новые и новые планеты, доля звезд, имеющих планеты, приближается к единице.

При этом лишь некоторая часть подходящих звезд с планетарными системами имеет на своей орбите планету земного типа, способную поддержать жизнь. И хотя на данном этапе рассуждения появляется неопределенность, согласно нашим настоящим теориям образования планет эта часть довольно велика. Образование планет земного типа не отличается сложностью. В нашей собственной Солнечной системе содержится четыре таких планеты. Смутно похожие на Землю планеты были обнаружены на орбитах нейтронных звезд. Каждую из планет-гигантов нашей Солнечной системы — Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун — сопровождает свита каменных лун, которые предположительно образовались в ходе процесса, аналогичного образованию планет, похожих на Землю. Принимая во внимание легкость образования каменистых планет, простая, но неумолимая статистика гласит, что на обитаемых орбитах должна иметься значительная их доля. Учитывая ограничивающее требование относительно диапазона, в который должен входить радиус обитаемой планеты, можно сказать, что подобные Земле планеты на пригодных для жизни орбитах имеются у одного процента подходящих для этого звезд.

Однако в отношении доли подобных Земле планет, на которых действительно возникает жизнь, имеющиеся оценки сильно разнятся. Один выдающийся астроном, сэр Фред Хойл, предположил, что шансы на это равны всего одному из 10⁴⁰⁰⁰⁰. На противоположном конце спектра — более оптимистично настроенные ученые мужи дерзнули назвать вероятность один к одному. При столь различных оценках нам отчаянно нужны фактические данные. Самым впечатляющим свидетельством, потенциально относящимся к данному вопросу, является недавно выполненный анализ марсианского метеорита, на котором могли оказаться простейшие марсианские формы жизни. После того как этот кусок Марса был оторван от красной планеты из-за столкновения с метеоритом, он в течение многих лет летел через межпланетное пространство и, в конце концов, упал на Землю. Однако ученые так и не пришли к единому мнению относительно того, свидетельствует ли этот метеорит о том, что на Марсе есть жизнь. Каждое имеющееся на этом метеорите свидетельство в пользу существования жизни на Марсе может иметь также другое объяснение, никак не связанное с биологией. Более того, жизнь могла появиться в нашей Солнечной системе лишь однажды (на Марсе или на Земле) и потом распространиться во все возможные пригодные для нее области, расположенные по соседству. Возможен и такой вариант: жизнь возникла вообще за пределами Солнечной системы, как предположил Хойл. Согласно этому сценарию, который носит название панспермии, жизнь в наш мир принесла пролетающая мимо комета или астероид.

У нас есть неплохой шанс за время нашей жизни добиться успехов в решении этого жизненно важного вопроса. Если будущие миссии, отправленные на Марс, в конечном итоге, покажут, что на его теперь пустующей поверхности когда-то процветала жизнь, мы сможем определить, имеет ли марсианская биология то же происхождение, что и жизнь на Земле. Интересно было бы также опустить щуп под ледяную корку, покрывающую Европу, одну из лун Юпитера, и в жидкий океан, существующий под ней. Согласно современным научным представлениям воды океана нагреваются теплом приливов и могут поддерживать некоторую разновидность жизни. Открытие независимо развившейся жизни на Марсе или на Европе означало бы, что жизнь является вероятным исходом на любой пригодной для жизни планете. Однако если эти внеземные миры окажутся стерильными, этот вопрос, скорее всего, останется без ответа на протяжении еще долгого времени.

Кроме того, нужно провести границу между похожими на Землю планетами, на которых развиваются только простейшие формы жизни, и планетами, на которых развивается разумная жизнь, способная к межзвездному общению. Разумные виды могут появиться лишь на некоторой доле всех планет, поддерживающих жизнь вообще, и только некоторая часть этих разумных видов сможет поддержать межзвездное общение. Поскольку на Земле развитие от одноклеточных форм жизни до многоклеточных потребовало столь длинного промежутка времени, значит, на этой ранней стадии, вероятно, существует какое-то препятствие. С другой стороны, нет никаких указаний на то, что неизменное увеличение сложности одноклеточных организмов неизбежно приводит к многоклеточным формам жизни. Например, представители фауны Эдиакары вполне могли быть независимыми многоклеточными предшественниками, тогда как современные растения, животные и водоросли появились независимо от одноклеточных предков. Совокупность этих открытий весьма красноречиво свидетельствует в пользу гипотезы неизбежности.

Заключительной составляющей является время жизни развитой внеземной цивилизации в сравнении с временем жизни их родительской звезды. Для нашей Земли этот коэффициент в настоящее время очень мал. Хотя Земле уже 4,6 миллиардов лет, наша цивилизация посылает радиосигналы в космическое пространство на протяжении только одного века. Однако, в принципе, наше межзвездное общение может продолжиться и в далеком будущем. Согласно самому оптимистичному сценарию Земля может посылать радиосигналы до тех пор, пока Солнце не превратится в красного гиганта и не стерилизует наш мир. В этом случае Земля будет маяком межзвездного общения на протяжении приблизительно половины всей своей жизни.

Как же нам устранить из этого обсуждения все неопределенности? Наше знание в отношении астрономических составляющих быстро становится более полным. Мы с определенной долей уверенности можем сказать, что Галактика содержит около одного миллиарда пригодных для жизни планет. Однако какая часть этих гипотетических планет содержит разумную жизнь, способную к межзвездному общению, — вопрос, относящийся, скорее, к области буйных предположений, нежели обоснованных мнений. Одной из самых больших неясностей является число пригодных для жизни планет, на которых действительно зарождается хоть какая-то жизнь. История жизни на Земле говорит о том, что, как только начинается эволюция жизни, возникает определенная вероятность развития сложности, разума и даже технологии. Рискуя задним числом показаться безнадежно наивными, мы предполагаем, что жизнь возникает приблизительно на одной из десяти тысяч пригодных для этого планет. Складывая остающиеся факторы и допуская (хотя и не имея для этого достаточных оснований), что цивилизации, создавшие технологию, не уничтожат сами себя, мы полагаем, что всего в нашей Галактике около тысячи цивилизаций. Если эти цивилизации разбросаны в пределах галактического диска случайным образом, типичное расстояние между соседними цивилизациями составляет около трех тысяч световых лет.

Несмотря на то, что, согласно этой оптимистической оценке, Галактика может содержать достаточно большое число разумных сообществ, вероятность того, что мы скоро вступим с ними в контакт, остается крайне малой. Огромные расстояния, разделяющие звезды, обусловливают глубочайшую изоляцию этих сообществ. Предположим, что ближайшая разумная цивилизация находится от нас на расстоянии трех тысяч световых лет. Для сравнения, современная перепись ближайших звезд полностью включает только те звезды, которые расположены на расстоянии пятнадцати световых лет; астрономы постоянно обнаруживают новые — ранее неизвестные — красные карлики на удивительно близких расстояниях: от пятнадцати до тридцати световых лет. В пределах же трех тысяч световых лет — типичном расстоянии до внеземной цивилизации — от нас сокрыты миллионы звезд, которые еще только предстоит обнаружить. Соседняя инопланетная цивилизация вполне может посылать сигналы, содержащие столько же энергии, сколько излучает целая звезда, и, несмотря на это, оставаться совершенно незаметной. Безусловно, требования к энергии для межзвездного общения значительно уменьшаются, если рассматриваемая цивилизация использует направленный сигнал, посылаемый в четко определенном направлении. Недостаток такой стратегии состоит в том, что в этом случае в зону распространения сигнала попадает лишь небольшая часть неба. Так что итог не особенно хорош. Даже несмотря на то, что в нашей Галактике, в принципе, может существовать тысяча цивилизаций, для установления контакта с ними необходима изрядная доля везения.