Экспансия человечества. Поиск жизни в других мирах

Глава 4. Иные миры. Углеродный шовинизм

В предыдущей главе мы решили, что условия возникновения жизни на Земле уникальны и во Вселенной такие совпадения трудно найти. Взять хотя бы произошедшее в глубокой древности столкновение Земли с Тейей и образование Луны. Казалось бы, что жизнь и условия для жизни земного типа на углеводородной основе во Вселенной являются делом довольно редким, но тут ученые вдруг выяснили что спутник Плутона Харон был сформирован точно таким же ударным способом, при столкновении Плутона с другой планетозималью. А потом и вовсе с помощью расчетов оказалось, что формирование нескольких планет на одной орбите в точках Лагранжа как раз таки дело обычное. Так же как и обычным является неизбежное последующее столкновение этих тел из-за нестабильных орбит других формирующихся планет, либо при формировании газовых гигантов поблизости. И так же с большой долей вероятности должно случиться формирование одной большой планеты со спутником или спутниками из нескольких планетозималей поменьше в результате столкновений на этапе формирования планетных тел.

Так теория уникальности системы Земли-Луны дала большую трещину. Планеты, подобные Земле с достаточно крупными спутниками, сформированными ударным путём- явление нередкое во Вселенной. А значит, они вполне могут быть колыбелями внеземной жизни.

Потом ученые обратили внимание на спутники планет- гигантов. В космосе найдены экзопланеты, массой до 5-15 масс Юпитера. Наверняка они обладают развитой системой спутников, по образцу планет Солнечной системы. И почти наверняка спутники их будут во столько же раз больше, во сколько Земля больше Титана, например. При этом газовый гигант своим приливным действием также будет разогревать железное ядро своего землеподобного спутника. Оно станет жидким и у планетоида будет сильное магнитное поле, способное противостоять радиации. Правда, в теории зарождения жизни на спутниках планет гигантов есть слишком много условий, которые могут препятствовать этому зарождению.

Дело в том, что подобная спутниковая экзоземля неизбежно попадёт в приливной резонанс с газовым гигантом и всегда будет повёрнута к нему одной стороной, при этом слишком сильными были бы возмущения в недрах планеты. Сильнейшие землетрясения, кальдерический вулканизм делали бы такой мир практически непригодным для жизни, практически одним морем расплавленной лавы. Конечно же, существуют некоторые нюансы, которые могут сделать и на планете такого типа жизнь возможной, например, если бы в системе газового гиганта находились ещё несколько спутников похожего размера и они оказывали бы друг на друга мощное гравитационное воздействие при близко расположенных орбитах. Либо если в системе имелось несколько звёзд.

Кстати, подобная модель планетной системы описана в широко знакомом фильме Аватар, где планета Пандора является спутником газового гиганта Полифема, который, в свою очередь, вращается вокруг компонента А звезды Альфа Центавра. Вообще, небесная механика описанных в фильме небесных тел и их движение крайне любопытно и в общем-то, похоже на правду.

Но ясно лишь одно- и на спутниках газовых гигантов вполне возможно зарождение жизни, правда, для этого опять же требуется главное условие- чтобы эти спутниковые системы находились в обитаемой зоне своих звёзд.

Есть третий тип планет, на которых возможно зарождение жизни привычного нам типа, это так называемые суперземли. То есть это планеты, подобные Земле, Марсу или Венере, имеющие внутри железоникелевое ядро и силикатную оболочку снаружи. Правда, при этом они имеют размеры гораздо большие чем Земля в несколько раз, вплоть до 10 раз по массе. При такой массе у суперземли и без ударного воздействия другой протопланеты будет жидкое внутреннее ядро из-за высокого давления мантии и высокой гравитации. А значит, будет существовать сильное магнитное поле- щит от космического излучения. Кстати, суперземли- наиболее часто обнаруживаемые экзопланеты земного типа. Скорее всего из-за своих размеров. Планеты размером поменьше пока ещё довольно трудно найти на огромных расстояниях.

Да и надо ли их искать? Может быть, во Вселенной существует жизнь, не похожая на нашу? Которой не требуется зона обитания жидкой воды? Какие либо экзотические существа, подобные "Чужому" из одноимённого фильма?

Прежде чем взвесить все за и против присутствия в космосе внеземной жизни, немного отвлечёмся и подумаем, что вообще мы ищем. У экзобиологов есть такое понятие как "углеродный шовинизм". Это понятие означает господствующую ныне точку зрения, что внеземная жизнь возможна только на углеродной основе, как и наша, земная бионика. Попробуем разобраться.

Все вы конечно же знаете, уважаемые друзья, что химия и биохимия достигла в современное время небывалых высот. Человечеством описаны и искусственно синтезированы миллионы видов органических и неорганических веществ, многие из которых никогда не присутствовали в природе.

Проведены миллиарды опытов, в ходе которых твёрдо установлено что только лишь углерод- самый универсальный кирпичик жизни во Вселенной. На основе этого элемента создано колоссальное количество органических веществ, сложных полимеров, белков. Из молекул на его основе состоят основные элементы нашего бытия, ДНК и РНК.

Ни одно другое вещество с такой лёгкостью не выступает переносчиком и аккумулятором энергии и с такой лёгкостью не выстраивает длинные полимерные цепочки органических веществ и сложные органические молекулы, которые могут кодировать и воспроизводить себя.

Мы едим пищу, которая состоит из соединений углерода. В организме она усваивается и мы выдыхаем или выделяем углекислый газ, который участвует в следующей фазе цикла биосферы-в реакции фотосинтеза растений, выделяющими кислород, которым мы дышим и синтезирующими органические вещества, которые мы едим. Сахара, крахмалы, белки и жиры. Это есть великий цикл жизни на Земле, где каждая фаза плотно встроена в цепь цикла и без которой никак не обойтись. Кислород, углерод, вода, солнечный свет. Вот основы, на которых зиждется наша биосфера.

Учёные пробовали создавать органические молекулы на основе других элементов, наиболее предпочтительным из которых являлся кремний. В чистой теории органические соединения на основе кремния должны присутствовать в природе, но у кремния слабые связи между его атомами и водородом с кислородом. Сложные органические молекулы на основе силиция быстро распадаются и окисляются. Ещё у них примерно в семь раз ниже энергоэффективность, нежели у соединений на основе углерода. Однако она все же существует.

Жизнь на основе кремния теоретически описана, но основные моменты биохимии жизнедеятельности организмов выглядят невозможными. Например, роль углекислого газа у кремнийорганических организмов должен выполнять диоксид силиция, который является обычным песком. Совершенно непонятен его механизм выведения из организма и дальнейшее использование в кремнийорганической биосфере.

По аналогии с земной, песок должен каким- то образом усваиваться либо инопланетной растительностью либо некими ее квазиподобиями. Но пока не удалось со стопроцентной точностью и научным обоснованием описать данные процессы.

Так же изучались азот, бор, фосфор, фтор, аммиак, метан и этан в качестве основы жизни. И все эти вещества не обладали такой универсальностью как углерод. Но все же теоретически биосферы на основе этих веществ возможны.

Так, скажем, бор и фосфор имеют более высокую энергоэффективность, нежели углерод, но соединения этих веществ крайне нестабильны и имеют склонность к самовозгоранию при определенных условиях. Навряд ли эволюция использовала бы столь опасные соединения для строительства биосферы.

Биохимия фтора еще более причудлива. Кровью таких существ была бы... плавиковая кислота, разъедающая даже стекло, не говоря уж о металлах и органике. Подобные существа никогда не смогли бы построить технологическую цивилизацию.

И примерно такие претензии ко всем веществам- заменителям углерода. У каждого из них есть свои определенные недостатки и ограничения, которые позволяют утверждать об их невозможности для универсальной основы жизни.

Так что углеродный шовинизм имеет полное право на существование в свете нынешних знаний о биохимии и космофизике.

К чему я это начала говорить? А к тому, дорогие друзья, что мы должны знать что мы хотим искать и где. Либо планету землеподобного типа, с углеродом, кислородом и водой, находящуюся в тёплой зоне обитания светила , либо какой то совершенно отличный от нашего мир, где биохимия основана на совсем других принципах. Такой мир, на который мы никогда на обратили бы внимание в свете нынешних знаний о биохимии. Например, на слишком горячие или наоборот, слишком холодные планеты, за пределами водной зоны обитания.

В настоящее время, дорогие друзья, различными способами открыто несколько тысяч планетных систем. И это только на расстоянии до полутора тысяч световых лет от Земли. У более дальних звезд нахождение планет пока затруднительно с нынешними технологиями.

Вы не знали об этом? Зря. Открыты самые разнообразные планеты, некоторые совершенно уникальные с точки зрения землянина. Потому что у нас в системе таких нет. О способах открытия экзопланет я распространяться не буду, это интересно может быть разве что специалистам. А вот о возможности и перспективах жизни на этих небесных телах поговорить можно, причём привести конкретные примеры.

А начну я наши штудии с планет, которые назвали суперземлями, я о них уже упоминала. Это планеты земной группы с железоникелевым ядром и оболочкой из силикатов. Основное их отличие от Земли- это размеры. Они больше Земли, по размеру до 4 раз, по массе до 5-10 раз. Если суперземля обладает большей массой, её гравитации хватает чтобы удерживать и притягивать межзвёздный водород и она за миллиард лет становится газовым гигантом.

Я специально акцентируюсь на этих небесных телах по одной простой причине- во Вселенной их гораздо больше чем планет с массой Земли или Марса. Практически все обнаруженные экзопланеты земного типа принадлежат к классу суперземель. Хотя может быть, при существующих методах обнаружения планетных систем пока ещё не удаётся на больших расстояниях находить небольшие планеты.

Вот, например, относительно недавно у звезды Глизе 832 было открыто несколько экзопланет, одна из которых, Глизе 832 с, является классической суперземлёй. Она вращается в зоне обитания своего светила, больше Земли по массе в 5-6 раз и обладает плотной атмосферой. На данный момент эта планета - лучший кандидат на наличие внеземной жизни.

Смогла бы на такой планете планете развиться цивилизация? Да, конечно, но при этом она в обозримом будущем навряд ли выбралась из каменного века. Во всём виновата гравитация, уважаемые друзья. На массивной планете невозможно охотиться на животных с помощью метательных орудий, они были бы бесполезны. Огнестрельное оружие никогда не получило бы развития. Разумным существам в таком мире пришлось бы выживать и бороться за своё существование с животными, а не строить свой социум.

Но даже если предположить что например, развитие экзоцивилизации на суперземле каким либо образом сумело пройти через период каменного века и войти в век технологический, у них были бы большие проблемы с конструированием летательных аппаратов, морских судов, а в перспективе и ракетной техники. Да и аппараты для наземного передвижения требовали бы значительно большей мощности, прочности и количества сжигаемого горючего нежели аналогичные земные.

Такая цивилизация никогда не освоила космические технологии, потому что запуск обычной ракеты потребовал бы количество топлива, превышающее земной показатель в 5-6 раз. А вывод на орбиту крупных объектов вроде телескопов, аппаратов спутниковой связи, межпланетных станций потребовал супергигантских ракет с массой топлива в 100-400 тысяч тонн. Это крайне разорительное в общепланетном масштабе занятие.

Обитатели этой планеты оказались лишены спутниковой связи, телевидения, да и вообще современных средств коммуникации и позиционирования. А если их мир влобавок окружён плотной непрозрачной атмосферой наподобие венерианской, их жизнь протекала наверняка в вечных сумерках и они вообще не узнали что там, наверху, за горизонтом облаков, существует целая огромная вселенная.

Так что, как видите, уважаемые друзья, хоть суперземли и являются лучшими кандидатами на поиск внеземной жизни, шансы встретить там технологически развитую цивилизацию практически равняются нулю. Поэтому никаких сигналов инопланетного разума с суперземель обнаружено не может быть, хотя, конечно, цивилизация на конкретной планете зависит от местных условий и развитие может пойти совсем другим путём.

А сейчас мы рассмотрим класс планет, которые называются планета-океан. Хоть это и достаточно редкий тип планет, но это не значит, что на них невозможно зарождение жизни, но только жизнь эта никогда не войдёт в технологическую эру. Следовательно, сигналов от такой цивилизации мы никогда не получим.

Итак, ныне господствует теория, согласно которой на стадии формирования планет из протопланетного облака из его ближней к молодой звезде области формируются планеты земного типа, состоящие из тяжёлых элементов, а на внешних краях формируются газовые гиганты. И это логично, так как более летучие элементы- водород, гелий, кислород и азот излучением вытесняются от звезды.

Но иногда в результате каких либо катаклизмов или гравитационных возмущений, например, если звёздная система является двойной или тройной, суперземля формируется во внешней, холодной части протопланетного облика. На скальное или железоникелевое ядро планеты осаждался бы межпланетный водород и другие летучие газы, выдуваемые солнечным ветром звезды из внутренних орбит.

Тогда суперземля в равных пропорциях будет состоять изо льда, железа и скальных пород. Когда такая планета мигрирует во внутренние области звёздной системы, лёд на ней тает и образуется планета-океан, например, как планета GJ 1214 b.

Планета-океан покрыта слоем воды толщиной от 100 до 200 километров. На дне океана давление достигает колоссальных величин и вода там находится в состоянии льда. То есть, скалистое ядро планеты будет изолировано от океана. А в ядре основные минералы, необходимые для развития цивилизации.

А вообще возможно ли развитие жизни в планете-океане? Вопрос весьма и весьма спорный. В первую очередь этому будет мешать скудость химических элементов, необходимых для органической эволюции, ведь вся поверхность планеты покрыта толстым слоем воды. С другой стороны, вода эта, естественно, будет солёной и богатой элементами ещё на стадии формирования планеты, да и геологическую активность никто не отменял. Наверняка, извержения вулканов и землетрясения будут раскалывать ледяное дно супер океана и приносить на поверхность воды вещества, необходимые для биохимического обмена живых существ. Большую роль при этом будет играть состав атмосферы. Вполне возможно, что какая-то часть органики, служащей пищей для морских организмов, будет образовываться именно в ней.

Понятно, что ресурсов этих будет недостаточно чтобы выстроить технологическую цивилизацию. Здесь жизнь если и возникнет, то разумные существа будут чем-то вроде ящеров, дельфинов или китов. У них будет крайне ограниченное понятие о том, что находится за пределами их океана, так как будут отсутствовать средства исследования окружающего мира. Наверняка это будет цивилизация, погружённая в себя, философского, созерцательного толка. Поэтому о ней мы не узнаем в обозримом будущем. А возможно что и никогда.