Великий квест. Гении и безумцы в поиске истоков жизни на Земле

Европа и Энцелад – почти близнецы. Оба они напоминают бильярдные шары грязно-белого цвета. Большая часть их поверхности покрыта льдом, но астрономы практически уверены: под ним скрываются океаны жидкой воды^[585]. На обоих спутниках замечены многокилометровые выбросы водяного пара^[586]. Наличие океанов может означать, что эти спутники похожи на Землю как никакое другое небесное тело^[587]. Однако гипотезы о жизни на Европе и Энцеладе редко когда обходятся без предположений о гидротермальных источниках на дне океанов, а мы уже убедились, что это не слишком подходящее место для возникновения жизни.

Наконец, есть еще Титан. Это единственный спутник с плотной атмосферой. На Титане царствует мороз: его поверхность имеет температуру –179 °C. Несмотря на такие экстремальные условия, на Титане существуют озера и океаны, среди которых выделяется Море Кракена^[588], занимающее 400 тысяч квадратных километров, – а это больше площади Каспийского моря^[589]. Загвоздка лишь в том, что эти океаны состоят не из воды^[590]. Они наполнены простыми органическими соединениями вроде метана. На Земле они существуют в виде газов, но на лютом морозе Титана имеют форму жидкости. И не исключено, что под поверхностью этого спутника есть еще один океан^[591].

Титан – это, по сути, огромная лаборатория пребиотической химии^[592]. На нем есть множество соединений, полученных учеными при попытках создать органические молекулы, в том числе производные цианида^[593]. Именно поэтому многие астрохимики подозревают, что на Титане могут существовать и сложные молекулы наподобие РНК^[594]. Любая здешняя жизнь должна показаться нам совершенно чуждой – ведь ей необходимо было развиваться без жидкой воды^[595]. В то же время мороз наверняка замедлил бы необходимые для этого химические процессы. Еще предстоит разобраться, означает ли это отсрочку возникновения жизни или ее принципиальную невозможность.

Исследования зарождения жизни указывают на то, что Марс, который некогда имел действующие вулканы и потоки жидкой воды, остается лучшим местом для поиска внеземной жизни. В частности, если жизнь действительно может сформироваться на водоемах суши, то Европа и Энцелад в качестве колыбели жизни не подходят абсолютно^[596].

А какова вероятность возникновения жизни за пределами Солнечной системы? Пока никаких ее признаков не найдено. С 1960-х годов ученые заняты поиском сигналов пришельцев из космоса, однако – безрезультатно. Проект под названием Breakthrough Listen прослушивает 1327 звезд вот уже четыре года, но до сих пор не обнаружил ничего похожего на сигнал^[597]. Не замечено и каких-либо признаков инопланетных инженерных сооружений вроде Роя Дайсона. Это гипотетическое облако из рукотворных объектов, которые развитая инопланетная цивилизация может построить вокруг звезды ради полного использования ее энергии^[598]. В 2015 году астрономы объявили, что обнаружили нечто подобное на орбите вокруг звезды под названием KIC 8462852, – теперь ее называют “звезда Табби” в честь ведущего исследователя Табеты Бояджян. Как-то раз эта звезда на несколько дней потеряла 20 % своей светимости^[599]. Одним из объяснений данного факта может быть существование Роя Дайсона, хотя не исключено, что виной всему кометы или пыль^[600].

Как же нам относиться к тому, что пока не обнаружено заметных признаков разумных инопланетян? Это представляется странным, ибо Земля не кажется такой уж уникальной планетой. Может, пришельцы используют какие-то недоступные нам средства связи или ждут в замороженном виде остывания Вселенной, а может, они прячутся от злобных орд роботов-убийц^[601]. Но не исключено и еще одно объяснение. Что, если интеллект вроде нашего – это не слишком выигрышная стратегия? Всего за несколько тысячелетий человечество умудрилось поднять на собственной планете температуру, поставить под угрозу вымирания значительную часть живой природы (от которой само же и зависит) и, избрав из своих рядов целую череду кровожадных нарциссов, вручить им огромный арсенал ядерного оружия – а ведь его достаточно для нашего полного уничтожения за один день. Может быть, подобные “разумные” цивилизации довольно быстро убивают сами себя?

И все же то, что мы не преуспели в поисках разумной жизни, не означает, что мы можем делать обоснованные выводы о распространенности жизни во Вселенной. Наша цивилизация использует радио чуть больше века, а жизнь на Земле существует свыше 3,5 миллиарда лет. И если случай Земли в этом отношении типичен, то большая часть живого должна быть представлена одноклеточными – так что нам, скорее всего, следует ожидать обнаружения космических микробов.

Где именно они могут находиться? Начиная с 1992 года, астрономам удалось обнаружить свыше четырех тысяч планет^[602], которые вращаются вокруг других звезд^[603]. Однако они по большей части выглядят необитаемыми. Это так называемые “горячие Юпитеры”: газовые гиганты, вращающиеся вокруг своих звезд на низкой орбите и потому чрезвычайно горячие. Необходимы планеты, попадающие в так называемую “обитаемую зону”: расположенные достаточно близко к звезде, чтобы на них была жидкая вода, но при этом и не особо близко – иначе температура окажется слишком высокой. Вероятно, планета также должна быть определенного размера, в какой-то (непонятно, в какой именно) степени напоминающего размер Земли. Многие планеты могут иметь причудливые орбиты: двигаясь по ним, планеты то оказываются очень далеко от звезды, то вновь к ней приближаются. Из-за этого температура на их поверхности, очевидно, сильнейшим образом меняется^[604]. Остается открытым вопрос, должна ли обитаемая планета обязательно иметь крупный спутник для стабилизации ее движения, как в случае с Землей^[605].

Повторюсь: исследования в области возникновения жизни играют тут важнейшую роль. В 2018 году группа ученых (среди которых был и Джон Сазерленд) попыталась определить, какая часть пространства вокруг звезд подходит для зарождения жизни. (Не путать с так называемой обитаемой зоной^[606]!) Они считают, что для образования биологических молекул необходимо ультрафиолетовое излучение, поэтому жизнь может возникнуть лишь на планете, которая находится достаточно близко к звезде и получает достаточную дозу ультрафиолета. Как выяснилось, многие из находящихся в обитаемой зоне экзопланет не попадают в “зону зарождения”, что может означать их безжизненность. Среди известных нам экзопланет в обе зоны одновременно попадают всего восемь, семь из которых кажутся слишком крупными^[607]. Единственная оставшаяся планета – это Кеплер-452b, которая всего в 1,6 раза больше Земли. Правда, она имеет не слишком удобное расположение – до этой экзопланеты 1400 световых лет.

Следует отметить, что нам неизвестно, можно ли полагать жизнь на других планетах явлением заурядным, крайне редким или, так сказать, чем-то средним. Интуиция нам тут не поможет – в отличие от исследований зарождения жизни. Если нам удастся обнаружить процесс, с помощью которого неживая материя становится живым организмом, то мы сможем многое узнать о самом этом процессе. Какая температура для него необходима? Какие вещества должны присутствовать, а каких быть не должно? Это позволило бы вести поиск обитаемых миров более целенаправленно.

Теперь пора рассмотреть второй фундаментальный вопрос. Если на какой-то другой планете мы все же наткнемся на жизнь, то сможем ли мы ее распознать? Другими словами, что она вообще такое – эта пресловутая жизнь?

На первый взгляд, дать определение жизни несложно. Разъяренный слон-самец определенно живой, а гранитный булыжник – точно нет. Но, как мы видели, бывают и пограничные случаи. Большинство ученых не считает вирусы живыми, но их явно нельзя назвать и чем-то совсем уж неживым – в том смысле, в каком неживым является кирпич. Протоклетки и самореплицирующиеся смеси веществ размывают границу еще сильнее. Аналогично машины имеют некоторые признаки живого (они передвигаются и должны “питаться”), но живыми не являются.

И потому общепризнанного определения жизни не существует. Нельзя, конечно, сказать, что никто не пытался его сформулировать: одно исследование 2012 года сообщает, что существуют 123 различных определения этого понятия^[608]. Помимо этого, многих из нас учили запоминать основные признаки жизни с помощью мнемонического приема “ДРДП ЧСВ”^[609]. Эта аббревиатура расшифровывается как “дыхание, рост, движение, питание, чувствительность, самовоспроизводство, выделение”. Предполагается, что все живое должно обладать одновременно семью этими свойствами. Однако есть и множество исключений. Скажем, рабочая особь пчелы или женщина после менопаузы не размножаются, но их можно с уверенностью отнести к живым.

Другой подход основан на тесной связи всего живого с Землей. Вулканы и щелочные гидротермальные источники представляют собой устройства для переноса энергии между недрами Земли и ее поверхностью. Если одна из таких зон переноса стала колыбелью жизни, то выходит, что жизнь позволяет Земле соблюдать равновесие, к примеру, распространять электроны по ее слоям более равномерно^[610]. В этом, несомненно, есть определенный смысл, поскольку жизнь действительно очень тесно связана с Землей. Но все это скорее является не определением жизни, а описанием окружающей ее среды.