С помощью телескопов нового поколения, космических зондов и других изобретений ученые ищут жизнь за пределами нашей солнечной системы с целью вступить в контакт с новыми цивилизациями. Или же просто чтобы понять: возможна ли жизнь вне планеты Земля? Исследование возможной жизни за пределами Земли
Ключевую роль в открытии жизни на других планетах играют две относительно новые науки: астрофизика и астробиология. С их помощью ученые смогут понять, где вероятнее всего будут найдены признаки жизни.
Астрофизика на страже открытия новых планет
Сара Сигер – астрофизик. Ее специальность – экзопланеты, а именно все планеты во вселенной, кроме тех, которые вращаются вокруг нашего Солнца. Сара придумала специальное уравнение, чтобы оценить шансы обнаружить жизнь на какой-либо экзопланете.
Оказывается, что существуют объекты, известные под названием горячие супер-Земли. «Температура здесь так высока, что поверхность планет, вероятно, покрывают гигантские озера из лавы», – говорит Сара. Астрофизики считают, что такие планеты изобилуют расплавленными породами.
В середине 1990-х годов мы еще не знали, что существуют планеты, где год длится всего несколько земных часов или, напротив, миллион земных лет. Мы не знали о планетах, которые вращаются вокруг двух звезд, или о планетах-изгоях, которые просто бродят в космосе, как неприкаянные странники. На самом деле, мы вообще не знали, что еще какие-то планеты существуют за пределами нашей солнечной системы. Первая экзопланета была обнаружена в 1995 году, получив название 51 Pegasi b. Роль телескопов в исследовании экзопланет
Сегодня ученые подтвердили существование около 4000 экзопланет. Большинство из них были обнаружены космическим телескопом Kepler, запущенным в 2009 году. Конечная цель телескопа Kepler состояла в ответе на сложный вопрос: может ли существовать жизнь вне солнечной системы?
Ответ ученых был однозначным. Во вселенной существует больше планет, чем звезд. Четверть планет, размером с Землю, имеют идеальные условия для зарождения жизни – не слишком жаркие и не слишком холодные. Если во Млечном Пути находится около 100 миллиардов звезд, это означает, что только в нашей галактике жизнь может существовать как минимум в 25 миллиардах мест (на четверти планет). Но наша галактика – лишь одна из триллионов других галактик.
Телескоп Kepler
Итак, запуск телескопа Kepler изменил наш подход к одной из великих загадок бытия. Теперь мы точно уверены: если во вселенной существует такое огромное количество мест, похожих на Землю, тогда где-то может существовать и жизнь – как на Земле.
Откровение о том, что вселенная кишит планетами, оживило поиски жизни. Рост частного финансирования привел к появлению новых программ исследований. Кроме подъема астрофизики, NASA также вкладывает средства в астробиологию. Большая часть поисков сосредоточена на изучении признаков жизни в других мирах.
Для Сары Сигер, лауреата премии Макартура для гениев, участие в команде телескопа Kepler было еще одним шагом на пути к цели: найти планету, похожую на Землю, вращающуюся вокруг звезды, подобной Солнцу.
Вспомним историю еще одного исследователя. Оливье Гийон из Аризонского университета специализируется на телескопах. С раннего возраста у него были проблемы со сном: Оливье не спал по ночам. Он вырос во Франции, в сельской местности провинции Шампань. Когда ему было 11 лет, его родители купили небольшой телескоп. Он провел много ночей, всматриваясь в ночное небо. Сейчас Гийон работает в обсерватории Субару, которая находится на вершине горы Мауна-Кеа на Гавайах. Как и Сигер, Гийон получил премию Макартура.
«Большой вопрос, есть ли на экзопланетах биологическая активность?», – размышляет он, указывая на небо. «Если да, то на что похожа инопланетная жизнь? Есть ли там континенты? Океаны и облака? На все эти вопросы можно ответить с помощью телескопа». Однако пока что это не представляется возможным, потому что существующая техника недостаточно сильна. Но Гийон задался целью создать новое поколение наземных телескопов.
Первый экспериментальный телескоп нового поколения называется Subaru Coronagraphic Extreme Adaptive Optics (SCExAO). Наземные телескопы, такие как Subaru, гораздо мощнее, чем космические телескопы типа Хаббл. Биологические сигналы – индикаторы жизни на других планетах
По случаю недавних астрономических открытий и достижений в астробиологии в NASA приняли решение провести независимый, объективный анализ текущей стратегии освоения космоса. Был основан специальный комитет из 17 человек, включающий опытных ученых-исследователей и профессоров биологии, астрономии и наук о Земле. В течение года комитет прорабатывал стратегию исследования космоса в рамках программ NASA. В своем заключительном отчете группа выдвинула предложение: чтобы найти признаки внеземной жизни, NASA следует включить астробиологию в каждую космическую миссию и начать исследовать планеты и спутники, на которых может быть найдена жизнь – пусть даже в самых неожиданных, непривычных проявлениях.
Астробиология занимается изучением жизни во всей вселенной. На данный момент мы знаем только то, как организмы образуются и развиваются на Земле. Используя наш земной опыт для поиска инопланетной жизни, космические миссии следят за мирами, подобными Земле, где есть вода и атмосфера.
Но как определить, что на планете существует жизнь? Это делается с помощью биологических сигналов. «Итак, на Земле растения и некоторые бактерии производят кислород как побочный продукт фотосинтеза. Кислород – универсальный индикатор жизни. Это и есть главный биологический сигнал», – говорит Сара.
Виды биологических сигналов
Однако было бы неправильно ограничить биологические сигналы кислородом и метаном. Жизнь может принимать и другие формы. Даже здесь, на Земле, анаэробная жизнь существовала уже миллиарды лет до того, как кислород начал накапливаться в атмосфере. Энергия, питательные вещества и жидкая среда – это набор биоиндикаторов, на котором сосредоточено внимание исследователей.
Разумеется, есть и другие виды биологических сигналов. Хлорофилл в растительности отражает ближний инфракрасный свет. Но растительность на других планетах может поглощать волны различной длины (не только инфракрасный свет) – могут существовать планеты, например, с черными, а не зелеными, лесами. Кроме того, индикатором жизни выступают микроорганизмы, способные выживать в экстремальных условиях.
Итак, ученые ищут биологические сигналы-следы, оставленные живыми существами. В типичных миссиях используются индикаторы жизни, похожие на те, что на Земле. Например, определенные атмосферные газы, а также ландшафты, образующиеся в рамках определенных земных экосистем. Однако исследователи считают, что концепция биологических сигналов нуждается в серьезном обновлении. Нынешний подход предполагает, что вся жизнь рождается в окружающей среде, подобной земной, и что такая жизнь оставляет после себя аналогичные биосигналы. Но, придерживаясь такой строгой стратегии, NASA может упускать из виду множество незнакомых сообществ.
Поиск внеземной жизни
Проксима Центавра b – скалистая планета, которая вращается вокруг обитаемой зоны Проксима Центавра, красного карлика, расположившегося на расстоянии около 4,2 световых лет или 25 триллионов миль от нас. «Это ужасно захватывающая цель – достичь Проксимы Центавра», – говорит Гийон. Но он согласен с Сарой Сигер, что лучший шанс найти жизнь связан с исследованиями планет, подобных Земле, вращающихся вокруг звезды, подобной Солнцу.
С целью поиска таких планет используется Starshade – широкоугольный инфракрасный обзорный телескоп (сокращенно – WFIRST), который планируется ввести в широкую эксплуатацию к середине 2020-х годов.
Программа SETI
Джон Ричардс – исследователь, занимающийся разработкой телескопов и программного обеспечения нового поколения. Его вотчина – управление аппаратным и программным обеспечением, включая алгоритмы, разработанные для просеивания нескольких сотен тысяч радиосигналов, поступающих в телескоп каждую ночь. Имеется в виду программа под названием SETI. Это похоже на сцену из фильма «Контакт». Ричардс говорит, что алгоритм прорабатывает список из 20 000 красных карликов. Вполне возможно, что наш первый контакт с инопланетной цивилизацией может появиться в виде сообщения, которое придет на мобильный телефон Ричардса, ведь он связан с телескопами, отслеживающими поступающие сигналы.
Однако до сих пор все представляющие интерес сигналы были ложными. В отличие от других экспериментов, SETI является программой-вызовом: либо инопланетяне вступают в контакт с нами, либо же не вступают. Даже если внеземная жизнь существует, шансы, что вы окажетесь в нужном месте в нужное время и на нужной радиочастоте, невелики. Джилл Тартер, бывший руководитель отдела исследований в SETI, сравнивает поиск внеземной жизни с черпанием воды из океана чашкой: вероятность того, что вы выловите рыбу такой чашкой, чрезвычайно мала, но это не означает, что океан не полон рыбы. В 1993 году SETI прекратила получать поддержку от Конгресса США. «Прорыв» – частная программа поиска внеземных цивилизаций
В 2015 году Юрий Милнер, российский миллионер, основал программу «Прорыв», выделив не менее 200 миллионов долларов на поиск жизни во вселенной, в том числе 100 миллионов долларов специально на поиск инопланетных цивилизаций.
Другой проект, финансируемый Милнером, под названием Breakthrough Watch, направлен на создание новой технологии для поиска биологических сигналов с помощью огромного телескопа, расположенного в обсерватории в Чили.
Милнер щедро финансирует исследовательские проекты в Беркли. Эндрю Симон – директор здешнего центра SETI – считается ученым нового поколения. Программа Breakthrough отнюдь не отказывается от обычного поиска радиосигналов. Наоборот, упор на перехват радиосигналов увеличивается, а размеры телескопов становятся больше и больше.
«Мы должны искать не сообщение от инопланетян, а признаки того, что инопланетяне тоже ищут, как и мы, другую жизнь. Более того, важно, что теперь нас интересует также уровень технологического развития внеземных цивилизаций. Я называю это техносигнал», – говорит Симон. Технологические сигналы – новая стратегия поиска внеземных цивилизаций
Наиболее очевидные технологические сигналы – это техника, которую мы создали или можем создать сами. Более того, основываясь на собственном поведении, мы можем предположить, что существует множество цивилизаций, которые, используя определенные технологии, подписали себе смертельный приговор. Мы должны найти эти цивилизации до того, как уничтожим нашу собственную планету. С другой стороны, такие планы звучат как сюжет для хорошего научно-фантастического фильма. Кроме того, ученые стремятся решить собственные энергетические проблемы, изучив похожий опыт других цивилизаций.
Статья основана на материале Джейми Шрива
В оформлении использованы иллюстрации Спенсера Лоуелла
Свежие комментарии