ЖИЗНЬ ВО ВСЕЛЕННОЙ И ПОИСК ЕЕ СЛЕДОВ
Г. НИКОЛАЕВ. По материалам журнала "Der Spiegel".
Австралийскому студенту Крису Фрагиле было поручено во время ночного дежурства в обсерватории пронаблюдать за звездой № 305367462411, находящейся недалеко от центра Млечного Пути. Каждые полчаса он измерял с помощью специального инструмента световой поток от этой звезды. И вот что заметил Крис: свет звезды на какое-то время вдруг стал много ярче... Причину такого феномена студент узнал позже. Но сейчас он с полным правом говорит: "Я был свидетелем эпохального события".
Когда другой австралийский астроном Бруц Петерсон обрабатывал кривую светимости, полученную от этой же звезды, у него, как он сам говорит, перехватило дух: ученый понял, что неожиданное увеличение светимости, замеченное Крисом Фрагиле, объясняется тем, что на фоне диска звезды проходило очень маленькое небесное тело. Это было открытием планеты в далеком космосе. И самое замечательное здесь то, что открыта планета маленькая, подобная Земле вращающаяся вокруг своей звезды (как показали дальнейшие вычисления) примерно на таком же расстоянии, как мы от Солнца. Следовательно, температура на ее поверхности должна быть такой же, как у нас. "Вполне возможно, - считает на основании всего этого Петерсон, - что там возникла какая-то жизнь".
Несколько месяцев астроном повторял и снова повторял наблюдения за звездой в центре Млечного Пути. Параллельно с ним это же делали ученые из новозеландских и американских обсерваторий. Все результаты подтвердили первое наблюдение студента. И только тогда австралийские астрономы опубликовали свое открытие. Они оказались удачливыми охотниками за планетами, но были отнюдь не первыми.
В 1995 году швейцарские астрофизики Мишель Майор и Дидьер Келоз с помощью математической обработки полученных телескопом и компьютером диаграмм открыли, что у звезды, находящейся от нас на расстоянии 48 световых лет (звезда "51" в созвездии Пегаса) есть спутник. Он огромный, тяжелый, похожий на наш Юпитер. О существовании жизни на такой массивной планете не может быть и речи. Это было открытие первой планеты вне Солнечной системы. С тех пор, всего за четыре года, астрономы мира отыскали еще 18 звезд, имеющих хотя бы по одному спутнику.
В апреле нынешнего, 1999, года американские ученые сообщили, что на расстоянии всего лишь в 44 световых года от Земли у звезды, которая видна невооруженным глазом (Ипсилон Андромеды), есть три спутника. Так была открыта первая по соседству с нами солнечная система. Но, как и все обнаруженные до сих пор, ее планеты тоже не пригодны для жизни. Они массивны и близко расположены к своим звездам-солнцам. Значит, там гигантская сила тяжести и адская температура на поверхности. Так что пока единственной теоретически пригодной для возникновения жизни можно считать лишь ту планету, что обнаружена австралийцами.
Ученые мира вплотную взялись за решение сложнейшей загадки, которая издавна волнует человечество: одиноки мы во Вселенной и Земля - это лишь "склеп мироздания" (по словам Жана Пауля) или на других небесных телах тоже есть живые существа, пусть даже совсем не похожие на земные?
Астроном Стив Беквит, который до недавнего времени был шефом команды, руководящей орбитальным телескопом, носящим имя Хаббла, придерживается весьма оптимистической точки зрения: "В Галактике достаточно планет", и притом, по его словам, "с благоприятными условиями для жизни".
В последние годы Беквит настойчиво изучает "гнезда" нарождающихся звезд. По его подсчетам, каждое второе из этих юных светил окружено газопылевым диском. Из этого твердого или газообразного материала в будущем образуются спутники звезды. И рождение таких планетарных семейств не исключение, а, скорее, правило.
Поиск по косвенным уликам
Зарождение жизни в планетарных системах молодых звезд, как считают теперь геологи и биологи, происходит существенно чаще, чем предполагалось ранее. Доказано, что на земном шаре, после того как он сформировался из материи околосолнечного диска, биологически автивные молекулы синтезировались по прошествии всего нескольких сотен миллионов лет с момента возникновения жизни.
"Тотчас, как только возникают сходные с земными физические условия, - пишет нобелевский лауреат Христиан де Дуве, - возникает жизнь". По его мнению, "почти принудительно".
В планах НАСА и Европейского космического агентства - запустить на орбиту гигантский телескоп с одним лишь заданием: искать во Вселенной планеты, принадлежащие другим солнцам. "Я мечтаю, - говорит руководитель американской космической организации Дан Гольдин, - что однажды мы получили снимок похожей на Землю планеты и с таким разрешением, четкостью, что сможем различить облака, континенты, океаны".
Но до этого еще долгий путь. Ныне актуальная задача - искать косвенные признаки далеких планет. Даже для той, открытой австралийцами, "сестры" Земли не определены еще координаты в пространстве. По предварительным подсчетам, планета - двойник Земли - находится на расстоянии в 20 тысяч световых лет от нас. Смешно, конечно, говорить о том, что какие-то существа с этой планеты могли бы просигналить нам световыми лучами: им пришлось бы ждать нашего ответа 40 тысяч лет!
Австралийцы нашли эту сенсационную планету благодаря примененной ими новой поисковой технике. Обсерватория Маунт-Стромоло пережила реконструкцию и стала на сегодня самой совершенной в мире для поиска далеких планет. Телескопы, соединенные с компьютерами, ночь за ночью наблюдают миллионы звезд в центре Млечного Пути. Автоматы регистрируют световой поток, испускаемый каждой из наблюдаемых звезд. Астроном Петерсон командует потоком цифр, полученных компьютером. Нажатием кнопки он вызывает на экран данные о любой из заинтересовавших его звезда и ее изображение.
"Здесь, в середине, - указывает Петерсон на серое пятно на негативе, - это звезда под номером 305367462411, которая навела нас на след планеты".
Самой планеты на снимке не видно - слишком мало света она отражает. Но ее несомненное присутствие выдает эффект, открытый еще А. Эйнштейном. Когда планета проходит между своим Солнцем и направлением, в котором находится наша Земля, то на Земле изображение далекого Солнца становится много ярче, чем обычно: тяготение планеты, подобно линзе, собирает его лучи.
Но могут быть и другие причины таких кратковременных вспышек звезды. Вот почему Петерсон, дабы разрешить сомнения, послал через Интернет свой запрос во все обсерватории южного полушария. Одним из тех, кто подтвердил явление, обнаруженное Петерсоном, и был студент Крис Фрагиле. По запросу Петерсона ему дали задание наблюдать за звездой № 305367462411.
Поиск далеких планет требует много терпения, но порой он дает также и ни с чем несоизмери мое счастье. Астрономы из Калифорнии Джоф Марсей и Пауль Батлер десять лет охотились за дальними планетами, но ни одна не попалась в их "силки". Среди коллег они прослыли упрямцами, занявшимися безнадежным делом. Упрямство ли, упорство ли подтолкнуло их на поиски более совершенной техники. А в том, что планеты существуют, у них сомнений не было...
Новые инструменты окупили себя: Марсей и Батлер обнаружели планету класса Юпитера, а вскоре и еще 12 далеких планет. Теперь у этих "упрямцев" такой план: обследовать 900 ближайших к Земле звезд. Они уверенно заявляют: "У каждой второй мы найдем планеты".
Инструменты, с которыми они сейчас работают, настолько чувствительны, что регистрируют змееподобные движения звезд, вызываемые присутствием близких невидимых масс - планет. Но так можно обнаружить только крупные спутники. Для обнаружения планет с массой Земли их техника еще грубовата.
О том, что планеты-великаны не пригодны для жизни, мы уже говорили. Но, оказывается, и здесь бывают исключения. На расстоянии в 72 световых года от нас есть карликовая звезда в созвездии Девы. Вокруг нее по орбите, примерно равной орбите нашего Меркурия, кружится большая планета с поверхностной температурой плюс 85оС. Астроном Марсей предполагает, что если у этой планеты есть еще одна или две более прохладные луны, то там могут быть не такие уж плохие условия для жизни.
Калифорнийская обсерватория расположена на Гавайях, в горах, на высоте 4200 метров. Здесь заметно ощущается нехватка кислорода в воздухе. Поэтому люди работают в городке Ваймс и оттуда по проводам управляют телескопом. Двенадцать высокоскоростных компьютеров по командам ученых устанавливают десятиметровое зеркало телескопа в нужную позицию. Лучи из космоса, преобразованные с помощью вычислительной техники, рисуют на экранах цветные спектры далеких звезд и воспроизводят кривые, отображающие то или иное явление на изучаемом солнце. Присутствие планеты угадывается по характерным колебаниям светила около общего центра тяжести всей системы. Расшифровываются они с помощью математики.
Мерсей ведет свой палец вдоль такой волнистой кривой и взволнованно говорит: "Прекраснее этого наука ничего не знает!" "Да, - вторит ему Петерсон, - и хотя знание об иных мирах во Вселенной вряд ли когда-нибудь принесет людям практическую пользу, тем не менее это чудесно - быть уверенным, что мы не одиноки!"
Опыты, подтверждающие гипотезы
Интересны последние открытия в области планетарной астрономии. Впервые были поставлены эксперименты, которые подтвердили гипотезу о возникновении спутников звезд из газопылевых облаков, окружающих нарождающиеся звезды.
Исследователи попробовали сами, своими руками, сотворить планету. Для этого им потребова лась мельчайшая пыль: частицы не должны превышать две тысячные доли миллиметра. Еще понадобились газ и условия невесомости. В январе этого года частицы и газ были запечатаны в вакуумной камере и помещены в орбитальный корабль "Дискавери". Через несколько месяцев (в мае) эксперимент повторили. Была запущена ракета "Maser-8", и она тоже подняла на 300-километровую высоту вакуумный контейнер с такой же смесью пыли и газа. Когда контейнер возвратился на Землю, в нем нашли слабые соединения частичек пыли.
Ученые дали такое толкование этой первой фазе рождения планеты. Побудительным действием послужило известное всем Броуновское движение молекул. Они ударяются в частички пыли и толкают некоторые из них навстречу друг другу. Частицы слепляются. Когда в каком-либо месте скапливается достаточное число таких спаренных (или строенных) частиц, начинает действовать их общее тяготение. Окружающие, даже еще не слипшиеся частицы устремляются к этому центру тяготения, который станет впоследствии сердцевиной астероида, а может быть, и планеты. Вот такое собирание под действием гравитации частиц газопылевого облака, окружающего очень молодую звезду, - это вторая фаза развития - зарождение спутников звезды.
Первая фаза, то есть рождение самих звезд из бесформенных облаков, происходит почти так же. Когда внутреннее давление в облаке уступает гравитационным силам, то частицы как бы падают к центру тяготения. Но не все. Из остатков облака образуется вращающийся газопылевой диск. В таком виде облако живет недолгий срок - всего около 10 тысяч лет. Затем будущая звезда испускает из своих полюсных областей стремительные газовые потоки, которые уносят с собой в пространство часть энергии вращения. Такова новая гипотеза, объясняющая причину замедления циркуляции звезды и окружающего ее облака, опубликованная немецким журналом "Звезды и Вселенная".
Следующие 100 тысяч лет уходят на то, чтобы стабилизировалось облако около звезды. Еще столько же времени рождаются астероиды, и миллионы лет уходят на создание планет. Астрофизик Штауде, автор журнала "Звезды и Вселенная", считает, что, если учитывать возраст звезд, это "спонтанный и быстрый процесс".
Различия в составе и природе планет можно объяснить так. В ближайших к юной звезде окрестностях припланетного облака остаются преимущественно тяжелые частицы, поскольку лучевое давление отгоняет легкие элементы на периферию. Так в нашей Солнечной системе из тяжелых элементов сложились самые близкие к Солнцу планеты - Меркурий и Венера, а дальние - из газов и водяных паров.
Долгое время не хватало одного факта для окончательного утверждения только что изложенной гипотезы образования планет. Нигде астрономы не могли увидеть "тающий" облачный диск, в котором уже просматриваются формирующиеся планеты.
Однако всего несколько месяцев назад сотрудники Колорадского университета нашли в созвездии туманности Ориона облако из частичек необычно большого размера - в сто раз больше, чем в других облаках. По всей видимости, они наблюдали начало второй фазы рождения планет. А в первые дни января нынешнего года орбитальный телескоп Хаббла около звезды № 141569 в созвездии Весов "увидел" вращающееся пылевое облако, разделенное на два кольца. Ведущая эту работу астроном Алиса Вайнбергер предполагает, что рождающаяся планета "очистила" от пыли промежуток между кольцами.
Близкие поиски
Еще за 400 лет до наступления нашей эры греческий философ Метродор писал по поводу мыслей о том, что мы единственные во Вселенной: "Это так же абсурдно, как и надежда на то, что на засеянном поле взойдет единый колосок".
Человечеству нужны были Джордано Бруно, Галилей, Коперник, все успехи астрономии нашего времени, чтобы поверить в возможность существования внеземного разума. Этому есть почти анекдотическое доказательство. В 1938 году радио Нью-Йорка стало передавать радиоспектакль "Борьба миров", сделанный по одноименному роману Герберта Уэллса. Слушатели восприняли передачу как репортаж с места события. В городе началась паника - агрессия марсиан! Тысячи людей бежали из Нью-Йорка.
Первые реальные доказательства существования жизни на планетах нашей Солнечной системы (разумеется, кроме Земли) появились в последние годы. Несколько лет назад сотрудники НАСА сообщили, что ими обнаружены следы микроскопической жизни в метеорите, выбитом из коры Марса и упавшем в Антарктиде. Эта информация моментально облетела весь мир.
Космический зонд "Галилей" находится на расстоянии в 800 миллионов километров от нас. Уже три года он изучает Юпитер и его "семейство". Переданные "Галилеем" изображения спутника Юпитера - Европы (она по размерам сопоставима с нашей Луной) оказались сенсационными.
Снимки принесли изображение поверхности замерзшего океана. Повторные снимки подтвердили, что спутник Юпитера Европа покрыт огромным замерзшим океаном. При большом увеличении можно разглядеть нагромождение льдин, очень похожее на то, что мы видим в Арктике.
Используя поток цифровых данных, полученных от "Галилея", американские геологи предложили модель. Она рисует океан, покрытый 15-километровым слоем льда. А глубина океана около 100 километров.
Если окажется, что все это действительно так, то воды на Европе вдвое больше, чем на Земле.
Метеоритные кратеры на ледяной поверхности спутника Юпитера, встречаются реже, чем на нашей Луне. Это говорит о том, что ледяной панцирь образовался сравнительно недавно - несколько миллионов лет назад.
Тут, конечно, сразу же возникает множество вопросов. Могла ли на поверхности Европы существовать жидкая вода? На таком удалении от Солнца?! Сегодня там - минус 130оС! Разгадать этот парадокс - задача нелегкая. Однако ученые уже предлагают один из вариантов решения.
Юпитер в 300 раз массивнее, чем Земля. У него гигантское притяжение. Такой силач, как Юпитер, конечно же может возбуждать приливные волны не только в океане Европы, но и в ее недрах. За счет внутреннего трения коры спутника о волны магмы, как предполагают авторы гипотезы, и рождалось тепло в этом далеком от Солнца небесном теле.
Под многокилометровым ледяным панцирем может быть вода с плюсовой температурой, как в наших полярных океанах. В водах Европы (если они существуют), конечно же, абсолютная темнота. Но по нашему земному опыту мы знаем, что солнечный свет не обязателен для многих живых существ. В непроницаемой темноте на дне земных океанов благоденствуют метрового размера черви трубчатого строения, ползают огромные улитки, шагают крабы. Им достаточно энергии, приносимой горячими сернистыми источниками, бьющими на дне океана.
Эти факты дают основание думать, что и в океане Европы существуют микробы либо даже более развитые живые существа.
Американские исследователи планируют отправить робот-спутник, который бы вращался вокруг Европы и смог обстоятельно исследовать эту таинственную луну Юпитера. Старт намечен на 2003 год.
В Центре изучения планет, принадлежащем НАСА, зреет более смелый проект: отправить к Европе автоматическую станцию для посадки на лед. В ее состав входит торпеда с большим запасом атомного топлива. Достигнув поверхности льда, торпеда включит свою печь и, растопляя лед, будет в него погружаться, постепенно дойдет до воды. Там от торпеды отделится крохотная подводная лодка, которая поплывет, исследуя океан. Конечно, будет предусмотрена система передач данных на Землю.
Есть предложения опробовать этот проект на Земле. В Антарктиде российская станция "Восток" в свое время обнаружила озеро под четырехкилометровой толщей льда. Оно сотни тысяч лет отрезано от всего мира. При бурении сквозь лед русские ученые обнаружили в водах этого уникального водоема не известные науке микроорганизмы. НАСА предлагает изучить сначала антарктическое озеро теми же способами, какие разрабатываются для исследования океана на Европе.
Жизнь на Земле демонстрирует и другие, не менее удивительные свои возможности. Германский биолог Карл Штеттер наблюдал организмы, живущие в кипящей воде гейзеров, в горячих нефтяных источниках, в дымящихся вулканических кратерах. Почти все эти "жаростойкие" обитатели Земли обходятся без воздуха и света. Астробиологи оценивают сегодняшний взлет знаний о способности жизни всюду находить себе ниши как истинный переворот в наших представлениях о живом.
Генеральная разведка Вселенной
"Если где-нибудь во Вселенной есть другая жизнь, то она настолько не похожа на нашу, что мы при встрече ее не опознаем", - таковы мысли швейцарского астронома Густава Тамманна. Так думает, наверное, не он один. Но им возражают биологи. Есть общие принципы построения тела существа, приспособленного к тем условиям, которые принято считать пригодными для жизни. Например, глаза - они должны как можно быстрее подавать сигнал мозгу о возникновении опасности. Поэтому практически у всех зрячих существ глаза расположены рядом с мозгом. Или такое непременное правило: разумная жизнь не может развиваться в воде. Вода слишком благоприятная среда для обитания.
Тело перемещается здесь легко, температура меняется в незначительных пределах, погода остается, можно сказать, постоянной. Словом, здесь нет бесконечно изменяющихся условий, которые приходится преодолевать приспособлением, эволюцией. Палеонтологи убедились, что за два миллиона лет обыкновенный речной окунь совсем не изменился. А на суше за этот же срок выделился из мира животных и возник человек...
Роднит всех обитателей планет основополагающее единство химического состава: жидкая вода и углеродные цепи, служащие скелетами живых молекул. Теоретически роль углерода мог взять на себя и кремний. Но, как заметил по поводу роли кремния в живой природе астроном Сет Шостак: "Он свои шансы упустил".
О плотности населения Вселенной говорит тот факт, что мы не получаем никаких сигналов из космоса, что на протяжении истории Земли нашу планету, по всей видимости, не посетила ни одна экспедиция инопланетян. А ведь миллиарды лет были у внеземных цивилизаций, на то чтобы обнаружить нашу хорошо приспособленную для жизни Землю...
Если даже встреча землян с высокоразумными обитателями ближайшей солнечной системы вообще никогда не состоится, поиски жизни во Вселенной все же для нас не будут потерянным временем. "Одно только обнаружение микроба, который существует независимо от земной жизни, было бы по праву признано величайшим достижением науки всех времен", - так определил смысл поисков внеземной жизни австралийский физик Пауль Девис.
Ученые упорно занимаются изучением планет и надеются, что нашли путь, который позволит им обнаружить следы внеземной жизни. Астрофизики из ЕСА - европейского космического агентства - разработали соответствующий проект, получивший название "Дарвин". Он предполагает генеральную разведку значительной части нашей Галактики.
Надо построить беспилотную космическую станцию и отправить ее за пределы орбиты Марса. Станция должна иметь пять зеркальных телескопов, каждый диаметром полтора метра. Собранные в цилиндр при старте телескопа конструкции в конце маршрута должны развернуться в кольцо диаметром 100 метров. Телескопы будут работать согласованно, как части сверхгигантского прибора с площадью зеркала, равной футбольному полю. Это станет возможным, если погрешность в точности согласования положения зеркал не превысит одну миллионную часть миллиметра. Старт станции намечен на 2009 год.
Совершенство конструкции и тщательность ее исполнения нужны, чтобы улавливать отраженный далекими планетами свет. Звезда - хозяйка системы планет излучает света в несколько миллионов раз больше, нежели ее спутники. Поймать в таких условиях отраженный свет звезды от шара размером с Землю - это примерно то же, что, находясь в Берлине, разглядеть бабочку-светлячка, порхающую около автомобильной фары где-то в Каире.
Но когда свет, отраженный планетой, будет пойман станцией, все дальнейшее выглядит много проще. Делается спектральный анализ атмосферы планеты. По количеству в атмосфере кислорода можно судить, есть ли на планете жизнь, хотя бы растительность. Кислород химически очень активен, и на безжизненной планете его чрезвычайно мало в ее атмосфере. А если обнаруживается высокое содержание кислорода - значит, есть организмы, которые его вырабатывают. Предполагается, что таким путем можно узнать и о присутствии воды.
Остроумным экспериментом астрономы уже доказали, что такой анализ планетных атмосфер вполне надежен. Через год после того, как стартовал зонд "Галилей" и уже углубился в космические дали, его датчики были повернуты в сторону Земли. Переданные зондом по радио снимки нашей планеты читались однозначно: на этой планете есть жизнь, так показывает ее атмосфера.
Читайте в любое время
