новости

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

Недавно CNN сообщил, что последнее открытие показывает, что густые кислотные облака Венеры содержат «фосфин, газ, который означает жизнь на Земле». В атмосфере Венеры также обнаружен еще один особый газ — аммиак. Фосфин и аммиак считаются маркерами жизни на экзопланетах, и это открытие вызвало предположения о существовании жизни на Венере.

Итак, одни ли мы во Вселенной?

Следующее содержание взято из книги «Основной вопрос астрономии: кто мы, откуда мы пришли и куда мы пойдем», которая была сокращена и изменена по сравнению с исходным текстом. В статье использованы иллюстрации из этой книги. Публикуется с разрешения издателя.

«Главный вопрос астрономии: кто мы, откуда мы пришли и куда идем», [США] Нил Деграсс Тайсон [США] Джеймс Трайфилд, Фу Лэй, Ху Фанхао и Ван. Перевод Ке Чао, июль 2023 г. издание Jiangsu Phoenix Science and Technology Press.

Любой, кто хочет ответить на вопросы типа «Что такое жизнь» и «Одиноки ли мы?», неизбежно будет ограничен собственными знаниями: единственная крупная категория жизни, которую мы знаем или изучали до сих пор, существует только на Земле. Но жизнь на экзопланетах может выглядеть и функционировать в отличие от всего, что когда-либо наблюдалось раньше, и чтобы продолжить поиски жизни там, нам необходимо признать наши недальновидные тенденции.

Давным-давно, до появления секвенирования ДНК и других биотехнологий, мы делили жизнь на две категории: растения и животные. Но позже мы узнали, что разнообразие одноклеточных и многоклеточных организмов на этой планете поражает воображение. Несмотря на это, все известные формы жизни на Земле, включая животных, растения, простейших, грибы, археи и бактерии, имеют общую базовую химическую структуру, то есть все они построены вокруг атомов углерода в качестве основы. Поэтому вполне понятно, что люди думают, что все живые существа должны быть устроены таким образом – что вся жизнь основана на углероде, как и формы жизни в нашем мире.

В голливудских научно-фантастических фильмах инопланетяне обычно появляются в гуманоидной форме, что свидетельствует о склонности к самопредпочтению. Почему инопланетяне должны иметь зубы, плечи и пальцы, как люди? Кроме того, почему инопланетяне должны выглядеть как растения или животные на Земле? Если инопланетяне во Вселенной отличаются от нас еще сильнее, чем мы от кишечной палочки, то как может выглядеть внеземная жизнь?

Мы одни? Человеческая природа заставляет нас смотреть вверх и думать.

Два пути развития жизни, отличные от нашего

Давайте вместе исследуем два пути развития жизни, отличающиеся от нашего.

Жизнь может быть основана не только на атомах углерода, но и на других атомах. Одним из примеров, популярных среди писателей-фантастов, является жизнь на основе кремния.

Кремний является привлекательной альтернативой углероду, поскольку его электронная структура аналогична углероду.

В таблице Менделеева он находится прямо под углеродом, поэтому он также может химически связываться с 4 различными атомами, что является полезным свойством для построения сложных молекул, таких как ДНК. Но связи кремния, как правило, прочнее, чем углеродные связи, что снижает вероятность образования сложных молекул и, следовательно, сложной жизни.

Второй способ развития жизни, отличающийся от того, что мы знаем, заключается в том, что жизнь могла возникнуть в жидкой среде, не состоящей из воды. Мы знаем по крайней мере одно место, где существуют озера, не состоящие из воды: крупнейший спутник Сатурна, Титан, который является единственной известной планетой в Солнечной системе, на поверхности которой течет жидкость. Как уже говорилось ранее, при температуре минус 180 градусов по Цельсию на поверхности Титана до его полюсов простираются озера жидкого метана и этана. Для сравнения, самая низкая температура, зарегистрированная на Земле (измеренная в Антарктиде), составляет минус 89 градусов по Цельсию.

В отличие от чрезвычайно холодной среды Титана, мы также можем представить себе экзопланету с поверхностью, покрытой расплавленной породой, где жизнь процветает в раскаленных печах. Мы просто не знаем, какие сложные химические реакции происходят при таких экстремальных температурах, и там может быть что-то совершенно неожиданное, ожидающее своего открытия.

Художественное изображение экзопланеты 55 Cancri e. Она вращается очень близко к своей родительской звезде и заблокирована приливами, поэтому вся поверхность, обращенная к родительской звезде, вероятно, покрыта кипящей магмой.

До сих пор мы рассматривали жизнь только на основе химических реакций, которые мы называем химическими предпочтениями. Однако изобретательные ученые размышляли о сложных структурах совершенно разных форм жизни, таких как взаимодействие между электрическими и магнитными полями или электростатические силы между пылинками в межзвездных облаках. Какой будет эта форма жизни? Если мы сможем хотя бы воспринять их нашими притупленными человеческими чувствами, они могут оказаться непостижимыми для всех, кроме самых непредубежденных мыслителей.

Удивительный диапазон возможных форм жизни на бесчисленных экзопланетах по всей Вселенной дает нам убедительные доказательства того, что жизнь, разумная или нет, не уникальна для Земли и не может существовать без нее, хотя формы жизни на Земле возникли из ряда других. маловероятные, редкие события.

Нет сомнений в том, что нам, людям, не нравится думать о себе как об одиноких. Давным-давно мы устроили на небе существ – богов, демонов, инопланетян... Наша фантазия безгранична.

Блеск Солнца как потенциального дома для жизни тускнеет

Лишь в 20 веке у нас появилась технология, позволяющая использовать науку для проверки наших представлений о другой жизни. В 18 веке некоторые астрономы считали, что на Солнце может обитать углеродная жизнь. Конечно, эти существа живут не на горячей поверхности Солнца, а в его твердых недрах, где, по их мнению, оно должно существовать. Некоторые даже воображали, что если направить телескоп в правильном направлении, то сквозь солнечные пятна можно увидеть обитаемую деревню внизу. Ведь в то время мы еще не освоили и не поняли термодинамику, раздел физики. Термодинамика говорит нам, что тепло, выделяемое кипящим снаружи, испарит любую деревню внутри.

Со временем блеск Солнца как потенциального дома для жизни потускнел, но появились и другие странные идеи. Например, в 1837 году англичанин Томас Дик опубликовал книгу с преувеличенным названием: «Небесные пейзажи» или «Чудеса, явленные планетными системами, объясняющие совершенство Бога и разнообразие мира». В этой книге он утверждает, что мы могли бы найти людей, живущих в кольцах Сатурна.

В романе Герберта Джорджа Уэллса «Первые люди на Луне» 1901 года и одноименном фильме 1964 года люди на Луне встретили под поверхностью насекомоподобных лунных людей.

К началу 20 века многие люди все еще верили, что на Луне, Марсе и Венере существует жизнь. Например, в 1901 году Уэллс, писатель, наиболее известный своим ранним произведением «Война миров», рассказал историю британского джентльмена, который отправляется на Луну в поисках пригодной для дыхания атмосферы и встречает человека, которого называет Селеновым человеком (История расы селенитов. Это убеждение приобрело авторитет, когда знаменитый американский астроном Персиваль Лоуэлл начал публиковать книги о своих наблюдениях Марса. Лоуэлл представлял Красную планету домом для умирающей цивилизации с сетью каналов, несущих воду от полюсов к экватору — еще одно утерянное представление о жизни на Марсе.

Сегодня мы знаем, что жизнь (вероятнее всего, микробная), скорее всего, можно найти в подземных океанах таких спутников, как Европа, а также есть слабая надежда на водоносные горизонты под поверхностью Марса.

Ученые, изучающие жизнь, должны работать с препятствиями, уникальными для их области. Публично мы восхваляем биоразнообразие планеты, но в частном порядке сокрушаемся о том, что все это можно проследить до единого происхождения, единственного экземпляра жизни.

В Солнечной системе существует более 100 сферических объектов, которые можно сравнивать и противопоставлять Земле, и Земля — лишь один из них. Кстати, именно поэтому в наших университетах стали столь редки факультеты геологии — они превратились в кафедры планетологии.

Биологи, однако, не имеют такой роскоши. Все живое на Земле имеет одинаковые химические процессы, контролируемые молекулами ДНК, что дает понять, что все мы произошли от одной примитивной клетки-прародителя, появившейся в земных океанах миллиарды лет назад.

Почему это важно? Представьте себе, что единственным водным существом, которое вы когда-либо видели, была золотая рыбка. Тогда вы могли бы предположить, что все водные существа — это оранжевые позвоночные, которые предпочитают пресную воду и питаются растениями и насекомыми. Представьте себе, что однажды вы впервые идете на пляж и видите большую белую акулу, затем медузу, а затем краба. Все, что вы знаете о водной жизни, необходимо переоценить, и только тогда появится морская и пресноводная биология.

Телескопическая решетка Аллена (ATA), управляемая Калифорнийским институтом SETI, продолжает проводить исследования неба в поисках признаков разумной жизни за пределами Солнечной системы.

Как изменится наш взгляд на жизнь?

Как изменился бы наш взгляд на жизнь, если бы мы открыли другие формы жизни?

Во-первых, вся жизнь на Земле включает химические процессы, в которых атомы углерода соединяются в среде жидкой воды. Как мы увидим в оставшейся части этой главы, почти все размышления о внеземной жизни предполагают, что эта характеристика присутствует во всей жизни, которую мы находим за пределами нашей собственной. Это точка зрения, основанная на упоминавшейся ранее золотой рыбке.

Для человека, который никогда не видел других водных существ, представление о внеземной жизни основано на золотой рыбке. Возможно, они смогут представить, как жизнь может существовать в воде, но для того, чтобы представить и обнаружить креветку, тип коралла или 50-тонного кита, требуется больше информации, времени и особенно воображения. Когда людям не хватает информации, у них легко развиваются предубеждения или предпочтения. Обнаружение жизни в других местах может (а может и не заставить) нас отказаться от источников этих предрассудков.

· Предпочтение углерода: Обязательно ли жизнь зависит от атомов углерода? Писатели-фантасты и серьезные ученые задумывались о жизни, основанной на кремнии и других атомах.

· Предпочтение воды: Является ли вода единственной жидкостью, способной поддерживать процессы формирования жизни? Среди других возможных вариантов — аммиак и жидкий метан, а химики включили в шорт-лист сероводород — газ, ответственный за запах тухлых яиц, который мы иногда ощущаем возле горячих бассейнов.

· Предпочтение поверхности: Может ли жизнь развиваться только на поверхности планеты? Во многих местах Солнечной системы, например на спутниках Юпитера и Сатурна, большая часть жидкой воды находится не на поверхности, а в подземных океанах. И может ли жизнь развиваться и процветать исключительно в атмосферах газовых планет-гигантов?

· Звездные предпочтения: может ли жизнь развиваться только на планетах, вращающихся вокруг звезд? В конце концов, расчеты показывают, что так называемых планет-изгоев, блуждающих по Млечному Пути и за его пределами, может быть больше, чем планет, вращающихся вокруг звезд. Может ли жизнь развиваться, не полагаясь на звезды как на источник энергии? Может ли радиоактивное тепло внутри планеты заменить солнечный свет?

· Предпочтения в области химии: мы должны задаться вопросом: должна ли жизнь основываться на химии? Если жизнь требует потока энергии, некоторые теоретические расчеты предполагают, что взаимодействие электрических и магнитных полей может привести к развитию уровней сложности, обычно присущих живым системам.

Само собой разумеется, что сомнение в каждом предпочтении открывает новые и все более невероятные жизненные модели. С чего вы хотите начать?

Вулканическая, безжизненная поверхность ранней Земли регулярно бомбардировалась кометами и метеорами, которые приносили с собой основные ингредиенты жизни из других уголков Солнечной системы.

Если вы планируете реализовать крупный поисковый проект, полезно точно знать, что вы ищете.

Люди часто путают поиск внеземной жизни с поиском внеземной цивилизации, поэтому начнем с мысленного эксперимента. Как бы инопланетные посетители смотрели на нашу планету в разные периоды истории Земли?

В течение первых 500 миллионов лет Земля представляла собой горячую безвоздушную сферу, плавающую в космосе, лишенную жизни, не говоря уже о разумной жизни.

В течение следующих трех миллиардов лет или около того Земля будет плавучим миром зеленой слизи. Плавающие относительно простые микроорганизмы собирают энергию солнечного света. Жизнь в этом мире есть, но они явно еще не обладают тем, что мы бы назвали разумом.

Когда-нибудь в течение последних нескольких сотен миллионов лет инопланетные посетители открыли бы более сложные формы жизни. Что касается того, когда они смогут переступить порог разумной жизни, это зависит от того, что вы считаете разумной жизнью: черви, рыбы? Или динозавр, примат или кошка?

Внеземная социология должна принимать во внимание разумные формы жизни со всей галактики, и космическая полоса в «Звездных войнах» является прекрасным примером внеземной социологии.

Вместо того, чтобы теряться в туманных дебатах об определении разума, давайте посмотрим, как мы до сих пор искали жизнь на экзопланетах, и сравним это с тем, как мы ищем разумную жизнь.

Мы в основном используемспектрНаучитесь искать то, что астробиологи называют биосигнатурами, — те молекулы, которые производятся биологическими организмами в планетных атмосферах. Эти молекулы включают кислород, образующийся в результате фотосинтеза, и метан, вырабатываемый анаэробными микроорганизмами. Но у этого подхода есть проблема: эти молекулы также можно производить с помощью стандартных химических и минералогических процессов. Например, мы знаем, что ультрафиолетовый свет Солнца может расщеплять молекулы воды в атмосфере и производить молекулы кислорода без участия жизни. В настоящее время единственный способ обнаружить разумную жизнь во Вселенной — это искать электромагнитные сигналы, намеренно или непреднамеренно излучаемые экзопланетами, но это означает, что мы определяем разумную жизнь как способность строить радиотелескопы. Это также означает, что если мы воспользуемся нашим собственным определением разумной жизни, то долгий период человеческой истории со времен Homo habilis 2 миллиона лет назад до XIX века не будет виден внеземным наблюдателям. Многоклеточные организмы, или сложная жизнь, появились около 1 миллиарда лет назад. Согласно этим расчетам, разумная жизнь, определяемая как способность излучать радиосигналы, составляет лишь небольшую часть истории сложной жизни на Земле — около 0,00001%.

Строматолиты — это биологические осадочные структуры, построенные примитивными микроорганизмами, показанные здесь, в Австралии. Хотя сейчас они редки, микробы, которые их построили, были самой доминирующей формой жизни на Земле 3,5 миллиарда лет назад.

Справедливо ли, основываясь на тех ограниченных данных, которыми мы располагаем, предположить, что за пределами Земли не существует разумной жизни?

Несмотря на то, что мы отправили на Марс флот зондов и позволили им бродить по поверхности, собирая данные, ученые все еще спорят о том, существуют ли на Марсе микробы. Другими словами, основываясь на том, что мы знаем сейчас, мы можем жить в галактике, которая содержит множество зеленых плавающих планет, возможно, на некоторых из них живут динозавры, но ни одна из них не посылает нам радиосигналы или, по крайней мере, какие-либо сигналы, которые мы можем использовать. может обнаружить.

Автор оригинала/американец] Нил де Грасс Тайсон [американец] Джеймс Трайфилд

Отрывок/Хе Йе

Редактор/Чжан Цзинь

Введение корректура / Ян Ли