Три главные надежды науки на обнаружение внеземной жизни
Несмотря на все наши открытия, Земля остается единственной планетой, на которой, как известно, существует жизнь.
Вот как найти второй такой пример.
В мире, который будоражит наше воображение, а также наши надежды и страхи, есть несколько вещей.
Например, возможность обнаружения внеземной жизни.
Наука в XXI веке продвинулась в этом направлении поразительно далеко:
- раскрывая многое об истории и происхождении жизни на Земле;
- исследуя планеты, луны и далёкие миры непосредственно в пределах нашей Солнечной системы;
- открывая тысячи экзопланет вокруг звезд за пределами Солнца;
- измеряя миллиарды звёзд в Млечном пути;
- и узнав, что в наблюдаемой Вселенной существуют триллионы галактик.
Но, несмотря на все наши открытия и все научные и технологические возможности, которые мы открыли, нам до сих пор не удалось найти никаких достоверных признаков жизни во Вселенной за пределами жизни, чей дом находится прямо здесь, на Земле.
Если в нашей галактике существуют другие обитаемые планеты, то технологии ближайшего будущего, которые будут в нашем распоряжении в течение этого столетия, а возможно, даже к 2040 году, могут впервые их обнаружить. Следующая флагманская миссия НАСА после телескопа Нэнси Роман (Nancy Roman Telescope), предварительно получившая кодовое название «Обсерватория обитаемых миров» и оснащенная коронографом и большим главным зеркалом, может стать именно той обсерваторией, которая первой обнаружит обитаемую планету.
Мы много раз обманывали себя, думая, что нашли доказательства существования внеземной жизни.
Были ли на Марсе каналы, прорубленные разумными инопланетянами?
Обнаружили ли мы жизнь на Марсе в ходе эксперимента с посадочным модулем «Викинг»?
Был ли сигнал «Вау!» свидетельством инопланетной связи?
Содержал ли марсианский метеорит микроокаменелости, указывающие на наличие жизни?
Указывало ли потускнение звезды Табби (Tabby) на наличие инопланетных мегаструктур?
И показали ли видеозаписи НЛО существование инопланетных космических кораблей на Земле?
Ответ на все эти вопросы, по всей видимости, «нет», поскольку последующие исследования и поиски подтверждения этих необычайных гипотез дали отрицательные результаты.
Однако у нас есть все основания надеяться, что мы не одиноки во Вселенной.
Вот наши лучшие научные предположения о том, как наконец-то найти доказательства существования жизни за пределами Земли.
Наше представление об обитаемой зоне определяется склонностью планеты размером с Землю с атмосферой, подобной земной, на данном расстоянии от родительской звезды, к наличию жидкой воды на поверхности без ледяного покрова. Хотя это описывает условия, существующие на Земле, неизвестно, является ли это обязательным условием или даже предпочтительным условием для жизни. Многие миры, которые считаются хорошими кандидатами на существование жизни, скорее всего, окажутся необитаемыми; другие, которые в настоящее время не рассматриваются, вероятно, удивят нас в будущем.
Во многом перспектива существования жизни во Вселенной — это лотерея.
С каждой образовавшейся звездой появляется шанс сформировать планеты, луны и другие массивные тела.
На каждом таком мире с необходимым набором компонентов есть шанс зародиться химической жизни из исходных материалов.
На каждом мире, где зарождается жизнь, есть возможность для её процветания и выживания, а не для её исчезновения, и она может существовать геологически долгое время.
На таких успешных мирах есть шанс, что жизнь может эволюционировать во что-то сложное, дифференцированное и потенциально даже разумное.
И, наконец, на мирах, где возникает достаточно сложная и разумная жизнь, возможно, какая-то её форма достигает технологического превосходства, по крайней мере, на некоторое время.
Существует также вероятность того, что произойдёт какое-либо катастрофическое событие — возможно, естественное, например, сверхновая, чёрная дыра или гамма-всплеск, или, возможно, по их собственной вине, например, ядерная война или полное разрушение экосистемы, поддерживающей жизнь — и полностью уничтожит жизнь на этом мире.
Для каждого из этих сценариев существует вероятность, по крайней мере, в среднем по Вселенной, того, что мы можем считать успешным исходом.
Первая попытка количественно оценить эти вероятности и параметризовать эти великие неизвестные была предпринята более 60 лет назад Фрэнком Дрейком (Frank Drake), чье имя до сих пор живет в знаменитом уравнении Дрейка.
Уравнение Дрейка — один из способов оценить количество современных цивилизаций, занимающихся космическими путешествиями и обладающих развитыми технологиями во Вселенной. Однако оно основано на ряде предположений, которые не всегда являются достаточно обоснованными, и содержит множество неизвестных, для оценки которых у нас нет необходимой информации.
Однако сегодня наука догнала многих неопределенностей, которые присутствовали в первоначальной версии уравнения Дрейка.
Раньше нам приходилось оценивать космическую скорость звездообразования; теперь мы можем просто провести перепись звезд в нашей галактике и галактиках во Вселенной.
Раньше нам приходилось оценивать долю звезд, имеющих вокруг себя планеты; теперь мы знаем, что наличие планет зависит от металличности звезды, или содержания тяжелых элементов, причем практически все звезды с металличностью не менее 25% от металличности Солнца обладают планетами.
Раньше нам приходилось оценивать — в основном, основываясь на данных, полученных в нашей Солнечной системе — количество планет, подобных Земле: с подходящими размерами, массой, температурой и расстоянием от родительской звезды.
Но в 2026 году, спустя более 30 лет после открытия первой экзопланеты, нам известно о более чем 6500 экзопланетах, включая большое количество не только планет размером с Землю, но и потенциально похожих на Землю.
Если у этих экзопланет тонкая атмосфера, как у Земли, они находятся на подходящем расстоянии от родительских звезд, чтобы на их поверхностях была жидкая вода: условия, насколько нам известно, необходимые для существования живых организмов.
По состоянию на начало марта 2026 года было подтверждено существование более 6100 экзопланет, а еще более 7000 кандидатов в экзопланеты ожидают подтверждения. Хотя наиболее легко обнаружить планеты с наибольшей массой на наименьших расстояниях от родительских звезд, мы обнаружили свидетельства существования множества миров размером с Землю вокруг звезд всех типов, в том числе на расстояниях, которые создавали бы идеальные условия для течения жидкой воды на их поверхностях при наличии соответствующих атмосфер.
На данный момент лучшие собранные нами данные позволяют предположить, что в нашей галактике, вероятно, существует около 10 миллиардов (возможно, и больше) планет, похожих на Землю по размеру, массе, составу и равновесной температуре, исходя из расстояния до родительских звезд.
Каждая из этих планет представляет собой шанс — лотерейный билет — на нечто чудесное: возникновение жизни в той или иной форме.
Но наличие шанса или лотерейного билета не гарантирует возникновения жизни.
Было проведено огромное количество научных исследований по теме абиогенеза, или того, как жизнь возникает из неживой материи.
Большая часть этих исследований сейчас предполагает, что метаболизм, или способность извлекать энергию из окружающей среды, был одним из главных ключей к разгадке происхождения жизни, а размножение и клеточная мембрана (разделяющая «внутреннее» и «внешнее» пространство организма), вероятно, возникли вскоре после этого.
Хотя происхождение жизни на Земле до сих пор остается очень неясным, сценарий коэволюции РНК и пептидов стал, пожалуй, наиболее вероятной гипотезой о том, как жизнь могла зародиться не только на Земле, но и во всей Вселенной.
Если жизнь зародилась из случайного пептида, способного метаболизировать питательные вещества/энергию из окружающей среды, то репликация могла бы произойти в результате коэволюции пептида и нуклеиновой кислоты. Здесь показана коэволюция ДНК и пептида, но она могла бы работать и с РНК или даже ПНК в качестве нуклеиновой кислоты. Утверждение о необходимости «божественной искры» для возникновения жизни — это классический аргумент «Бога пробелов», но утверждение о том, что мы точно знаем, как жизнь возникла из неживой материи, также является заблуждением. Эти условия, включая каменистые планеты с такими молекулами на поверхности, вероятно, существовали в течение первых 1-2 миллиардов лет после Большого взрыва.
Тем не менее, многие ключевые вопросы остаются без ответа.
Из всех землеподобных, потенциально обитаемых планет, существующих в нашей непосредственной близости, во всей Галактике и во всей Вселенной, какая доля из них:
- позволит жизни зародиться;
- позволит этой зарождающейся жизни сохраниться;
- позволит этой неустанной жизни развиться во что-то сложное и многогранное;
- позволит этой сложной, дифференцированной жизни породить разумную жизнь;
- позволит этой разумной жизни достичь технологического прогресса;
- и всё это, избегая вымирания или, что ещё хуже, самоуничтожения?
Мы знаем, что здесь, на Земле, жизнь, по крайней мере пока, успешно развивалась во всех этих направлениях.
Но мы не знаем, каковы шансы успешного достижения любого из этих этапов: они могут быть обычными, необычными, редкими, а успех Земли может быть даже уникальным во всей Вселенной.
Имея лишь один пример успеха, мы не можем знать, каковы шансы на то, что какая-либо другая планета добьется подобных успехов.
Мы знаем, что жизнь на Земле зародилась очень давно, по меньшей мере 3,8 миллиарда лет назад (а возможно, и раньше).
Мы знаем, что для возникновения сложной и дифференцированной жизни на Земле потребовались миллиарды лет, а разумная жизнь появилась еще позже.
Мы достигли технологического прогресса, в современном понимании, только в XX веке, и никто не знает, как долго мы будем существовать в таком состоянии.
Мы также даже не знаем, представляем ли мы собой «главный приз» в космической лотерее, которая происходит в отношении жизни во Вселенной.
Чтобы узнать больше, нам придётся найти хотя бы второй пример жизни во Вселенной.
К счастью, есть три основных способа, с помощью которых мы можем попытаться её обнаружить.
Сферы гематита (или «марсианские черники»), сфотографированные марсоходом Opportunity. Фотография была сделана в низинах Марса, на низких высотах, где, как предполагается, когда-то жидкая вода покрывала ныне обнаженную поверхность. Наиболее вероятным сценарием образования этих сфер является водное прошлое, чему очень убедительно свидетельствует тот факт, что многие сферолиты обнаружены соединенными между собой, что должно было бы произойти только в случае их водного происхождения. Хотя подобные сферолиты обычно указывают на наличие жизни на Земле, абиотическое происхождение считается более вероятным объяснением их появления на Марсе.
1. Мы можем исследовать миры прямо здесь, в нашей Солнечной системе
Это буквально самый простой и очевидный вариант.
Конечно, вряд ли на какой-либо планете в нашем регионе, кроме нашей собственной, существует разумная или даже сложная и дифференцированная жизнь.
Но:
- вероятно, в древности поверхность Марса и Венеры была богата водой;
- на ряде других миров много воды (на некоторых больше, чем на Земле), и она может течь под твердой или ледяной поверхностью, например, на Европе (Europa), Ганимеде (Ganymede), Энцеладе (Enceladus) и Тритоне (Triton);
- во многих мирах, таких как Венера и Титан, наблюдаются интересные, возможно, потенциально пригодные для жизни условия в атмосфере;
- и все исходные компоненты, давшие начало жизни на Земле, должны в изобилии присутствовать на всех них.
Поскольку все они находятся так близко друг к другу, мы можем достичь любой из них менее чем за одно поколение, используя современные технологии.
Мы можем проводить миссии по доставке образцов для непосредственного анализа собранного материала.
Мы можем отправлять к ним роботизированные орбитальные аппараты, посадочные модули, вертолеты и даже буровые установки (или «плавители» льда), дистанционно исследуя наличие жизни.
Или, если мы пойдем еще дальше, мы можем отправить туда пилотируемую миссию: с учеными и оборудованием, способным анализировать найденные образцы на предмет биологической активности.
Поверхности шести различных миров нашей Солнечной системы, от астероида до Луны, Венеры, Марса, Титана и Земли, демонстрируют огромное разнообразие свойств и истории. Хотя известно, что только на Земле выпадают осадки в виде жидкой воды и имеются большие скопления жидкой воды на поверхности, на других мирах существуют и другие формы осадков и поверхностные жидкости, как в настоящее время, так и в далеком прошлом. Возможно, давным-давно к Земле присоединились другие миры или даже другие планеты, такие как Марс и Венера, обладающие жидкой водой и, возможно, жизнью на своей планетарной поверхности.
Только в пределах Солнечной системы мы можем активно заниматься планетарной палеонтологией: наукой, которая ищет не только активные биосигнатуры и признаки жизненных процессов, но и древнюю, прошлую и ныне вымершую жизнь.
Мы можем буквально раскопать её: возможно, в почве Марса или одного из его спутников (которые вскоре будет исследовать миссия JAXA Martian Moons eXploration), погребенной под поверхностью Венеры или даже на одной из карликовых планет Солнечной системы.
Существует даже вероятность того, что жизнь, существующая здесь, на Земле, либо зародилась где-то ещё в Солнечной системе, либо послужила зачатками для жизни, которая сейчас процветает в других местах Солнечной системы.
В конце концов, наш собственный двор — лучшее место для внимательного изучения, когда мы начинаем поиски жизни за пределами нашего дома.
2. Мы можем дистанционно наблюдать за экзопланетами в поисках потенциальных признаков жизни
По мере роста числа известных экзопланет, научные аргументы в пользу разработки технологий, способных дистанционно измерять, что именно происходит на планете, находящейся в световых годах от нас, становятся все более убедительными.
Биологические процессы, по крайней мере, в том виде, в котором мы их понимаем, всегда включают не только метаболизм ресурсов из окружающей среды, но и удаление отходов.
Эти два процесса — использование существующих ресурсов и производство и удаление отходов — являются характерными признаками жизни, которые со временем могут заметно изменить состав атмосферы планеты.
Когда свет звёзд проходит через атмосферу транзитной экзопланеты, на ней остаются следы. В зависимости от длины волны и интенсивности как эмиссионных, так и абсорбционных линий, наличие или отсутствие различных атомных и молекулярных видов в атмосфере экзопланеты может быть выявлено с помощью метода транзитной спектроскопии. Телескоп JWST не может получить спектры планет размером с Землю, вращающихся вокруг звёзд, подобных Солнцу, но обсерватория обитаемых миров (Habitable Worlds Observatory) наконец-то сможет это сделать.
Вот тут-то и вступает в дело наука транзитной спектроскопии.
Когда планета проходит перед своей родительской звездой относительно нашей линии зрения, она блокирует часть света этой звезды, что является основным методом обнаружения экзопланет с помощью таких обсерваторий, как Kepler и TESS.
Однако, если эти экзопланеты также обладают атмосферой, то часть этого света не будет блокироваться планетой во время транзита, а будет вести себя так, как если бы она была отфильтрована: на этом свете будут отпечатываться абсорбционные сигнатуры молекул в атмосфере.
С помощью этих методов мы можем обнаружить множество молекул, которые могут свидетельствовать о наличии жизни: кислород, вода, метан, углекислый газ, озон и, возможно, даже чрезвычайно сложные молекулы, которые могли бы развить только разумные организмы, такие как хлорфторуглероды.
Для планет, которые не проходят транзитом, существует еще один вариант, который мы надеемся реализовать с помощью планируемой Обсерватории обитаемых миров: прямое изображение планет размером с Землю на расстояниях, сопоставимых с земными, вокруг звезд, подобных Солнцу.
Даже по одному пикселю мы могли бы определить, есть ли у планеты океаны, ледяные шапки, континенты, частичная облачность, участки, которые зеленеют и коричневеют в зависимости от времени года, или сезонные изменения концентрации газов.
Эта анимация показывает четыре сверхъюпитера, непосредственно сфотографированные на орбите вокруг звезды HR 8799, свет которой блокируется коронографом. Четыре показанные здесь экзопланеты относятся к числу наиболее легкодоступных для прямого наблюдения благодаря их большим размерам и яркости, а также огромному расстоянию от родительской звезды. Наша возможность прямого наблюдения экзопланет ограничена гигантскими экзопланетами, находящимися на больших расстояниях от ярких звезд, но усовершенствования в технологии коронографов кардинально изменят эту ситуацию.
3. Поиск техносигнатур
Если бы мы находились далеко и хотели узнать, обитаема ли планета Земля, существовало бы множество способов это выяснить.
Конечно, мы могли бы отправиться туда и изучить её вблизи: это первый вариант, который мы рассматривали, но в настоящее время он ограничен мирами в нашей Солнечной системе с использованием современных технологий.
Мы могли бы наблюдать за ней дистанционно, издалека, и обнаруживать молекулярные признаки жизни, а также атмосферные и визуальные изменения, которые вызывает жизнь.
Но мы также могли бы прислушиваться к уникальным человеческим признакам — признакам, созданным разумным, технологически развитым видом, — которые формируются здесь, на Земле.
К таким подписям относятся:
- радиопередачи;
- телевизионные сигналы;
- искусственное освещение ночью;
- наличие искусственных роев спутников вокруг Земли;
- космические аппараты, покинувшие низкую околоземную орбиту или даже Солнечную систему;
а также любые технологии, которые нам еще предстоит придумать.
Такие проекты, как SETI, предназначены для обнаружения тех типов сигналов, которые, как нам известно, были созданы людьми или которые, как мы можем себе представить, могли быть созданы другими разумными инопланетянами дистанционно: просто путем прослушивания передаваемых сигналов.
Если бы была передана последовательность простых чисел или сообщение, закодированное таким количеством информации, что оно не могло быть создано естественным путем, мы могли бы обнаружить его, просто прослушав и расшифровав.
Даже если расшифровка будет некорректной, как показано здесь, сигнал сообщения из Аресибо (Arecibo) в таком формате выглядит достаточно упорядоченным, чтобы разумный внеземной приемник этого сообщения мог сделать вывод, что это не случайный сигнал. Такие сигналы могут быть обнаружены либо массивом радиотелескопов, либо большим телескопом с одной антенной.
Как это всегда бывает в науке, нельзя знать, что обнаружишь, пока не начнёшь искать.
Наши нынешние инструменты не принесли никаких положительных результатов, но мы только начали исследовать Млечный Путь в поисках признаков жизни: древней, микробной, сложной, разумной, технологически развитой или какой-либо другой.
Но мы едва зашли в самые мелкие воды космического океана; всё, что мы установили, это то, что жизнь не является максимально повсеместной во Вселенной.
Чтобы определить, насколько многочисленна жизнь, и совершить столь важное открытие первого обитаемого мира за пределами нашего собственного, нам необходимы правильные инструменты.
К ним относятся:
- флот космических аппаратов, предназначенных для исследования Солнечной системы, доставки образцов, анализа атмосферы, поверхности и недр доступных нам миров;
- целый ряд наземных и космических телескопов, способных непосредственно исследовать атмосферы экзопланет, включая наземные телескопы 30-метрового класса, Обсерваторию обитаемых миров с коронографом следующего поколения и, возможно, даже телескоп в паре со звездным экраном;
- а также новый комплекс радиотелескопов, таких как ngVLA, и гигантский одноантенный телескоп, например, модернизированный телескоп Аресибо.
Всё это осуществимо и достижимо с помощью современных технологий, а открытие жизни за пределами Земли стало бы самым значительным научным открытием в истории человечества.
В конце концов, единственный способ наверняка узнать, что мы не одиноки во Вселенной — это найти второй пример обитаемой планеты.
Но пока мы не создадим и не используем подходящие инструменты для этой работы, мы не сможем этого узнать.
Часто задаваемые вопросы:
Почему мы до сих пор не нашли внеземную жизнь?
Несмотря на огромный прогресс в технологиях, нам пока не удалось обнаружить достоверных признаков жизни за пределами Земли.
Многие ранее обнаруженные сигналы или явления, такие как каналы на Марсе или сигнал «Вау!», оказались природными феноменами или ошибками интерпретации.
Наука требует строгих доказательств, которые пока отсутствуют, но поиски активно продолжаются.
Что такое уравнение Дрейка и актуально ли оно?
Уравнение Дрейка — это формула для оценки количества цивилизаций в Галактике, способных к контакту.
Ранее многие переменные в нем были неизвестны, но сегодня мы точно знаем количество звезд и экзопланет.
Это позволяет делать более точные прогнозы о вероятности существования жизни во Вселенной.
Где именно ученые ищут жизнь в Солнечной системе?
Основные кандидаты — это Марс, а также спутники газовых гигантов, такие как Европа и Энцелад.
Ученые предполагают наличие подледных океанов и древних водных ресурсов на этих небесных телах.
Именно там могут сохраниться следы микробной жизни или даже активные биологические процессы.
Как можно обнаружить жизнь на экзопланетах дистанционно?
Используется метод транзитной спектроскопии, анализирующий свет звезды, проходящий через атмосферу планеты.
Наличие кислорода, метана или озона может служить биомаркером жизнедеятельности организмов.
Будущие телескопы позволят также получать прямые изображения и изучать поверхность далеких миров.
Что такое техносигнатуры и как их ищут?
Техносигнатуры — это искусственные сигналы, такие как радиопередачи или лазерные импульсы от развитых цивилизаций.
Проекты вроде SETI сканируют космос в поисках упорядоченных сигналов, не имеющих природного происхождения.
Обнаружение такого сигнала стало бы прямым доказательством существования разумной внеземной жизни.
Если у вас остались вопросы или вы хотите оставить комментарий по этой статье - напишите его в разделе комментариев ниже.
До скорых встреч! Заходите!
