Водные и океанические миры
Кадр из фильма «Водный мир», ставшего переломным в карьере Кевина Костнера
Ещё две гипотезы, объясняющие отсутствие в нашей Галактике наблюдаемой активности разумных инопланетян, хотя и технически являются отдельными, но, по сути, приводят нас к одному и тому же выводу. Кроме того, обе они имеют дело с одним и тем же веществом – универсальным растворителем и ключевым ингредиентом жизни (насколько нам известно): водой.
Несмотря на схожесть названий, гипотезы описывают принципиально разные типы планет. Гипотеза изобилия водных миров утверждает, что в Галактике могут преобладать миры с гораздо большим отношением массы воды к массе планеты, чем это наблюдается у нас на Земле. Гипотеза изобилия океанических миров же говорит, что, скорее всего, большинство миров находятся за пределами т.н. обитаемой зоны, и представляют собой покрытые льдом планеты, под коркой которого, тем не менее, существуют жидкие океаны.
Ввиду очень бедной выборки планет, на которых найдена даже не разумная жизнь, а просто жизнь – нам известна всего одна такая планета – учёные вынуждены делать выводы на основе условий, существующих на Земле. Хотя поверхность нашей планеты покрыта океанами на 71%, по массе вся эта вода составляет всего лишь 0,02% от массы остального вещества. Если бы воды было хоть немного больше, вся планета оказалась бы покрытой многокилометровой толщей воды, что радикально уменьшило бы вероятность появления на ней разумной жизни.
Конечно, делать далеко идущие выводы при такой бедной выборке – занятие неблагодарное. Тем не менее, разумная жизнь на нашей планете появилась только после того, как часть морских обитателей переселилась на сушу, а потом через миллионы лет оказалась в постепенно изменяющихся условиях, к которым ей приходилось постоянно приспосабливаться.
Многие же морские обитатели за это время не изменились, поскольку в море всегда полно еды, а условия меняются несущественно – идеально приспособившись к жизни в какой-либо нише, эволюционировать не нужно. Те же осьминоги, довольно умные по-своему животные, существуют в более-менее неизменном виде уже почти 100 миллионов лет, и развиваться не планируют. Дельфины, ещё одни умные морские существа, происходят от существ, вышедших на сушу. И тем хватило ума вернуться обратно в море, где они не знают забот уже почти 50 млн лет. Их большой мозг развился, судя по всему, благодаря развитой социальной структуре и необходимости строить картину окружающего мира посредством эхолокации. Но ни осьминоги, ни дельфины, насколько нам известно, не строят телескопы и не планируют выбираться не то что на орбиту планеты – даже на сушу.
Задолго до современного праздника по массовому открытию экзопланет (а недавно их количество перевалило за 5000), в 1983 году, Глен Дэвид Брин в работе «Великое молчание: дебаты по поводу внеземного разума» утверждал, что на планетах с небольшим количеством суши или полным её отсутствием появление разумных существ, использующих орудия труда, представляется маловероятным.
«Планета-глаз» в представлении художника: водный мир, на котором на стороне, обращённой к солнцу, поверхность воды поддерживается в жидком состоянии, тогда как в остальных местах она покрыта льдом
Ближе к современности, в работе 2018 года М. Лингэм и А. Леб «Зависимость биологической активности от процента покрытия планеты водой» подсчитали, что процессы, ведущие к появлению эволюции живых существ, должны происходить только на планетах с определённым процентом покрытия поверхности водой – от 30% до 90%. Кроме того, по их расчётам выходит, что планет, у которых 70% поверхности покрыто водой – как у нашей Земли – во Вселенной чрезвычайно мало.
Также в 2018 году международная группа учёных, проанализировав данные, полученные телескопами «Кеплер» и «Гайя», построили модель, описывающую состав экзопланет. У них вышло, что планеты в 2,5 раза больше (и в 10 раз массивнее) Земли, вероятно, на 50% состоят из воды – то есть, являются водными мирами. В итоге у учёных получилось, что 35% экзопланет тяжелее Земли должны быть очень богаты водой.
Планеты, на 50% состоящие из воды, будут иметь океаны в несколько километров глубиной, на дне которых должна находиться ледяная корка, опоясывающая ядро. Последняя будет препятствовать энергетическому обмену между ядром планеты и океанами – а именно геотермальные источники считаются одним из тех мест, где могла возникнуть жизнь.
Вероятно, миров с жидкой водой на поверхности в нашей Галактике хватает, но именно её изобилие, по иронии судьбы, и делает разумную жизнь столь редким явлением.
Другая вариация гипотезы о влиянии воды на развитие разумной жизни касается т.н. «океанических» миров. В отличие от «водных» планет, покрытых жидким океаном, «океаническими» мирами называются планеты, поверхность которых скована коркой льда. Такие планеты, скорее всего, находятся за снеговой линией – достаточно далеко от своей звезды для того, чтобы простые летучие соединения (такие как вода, аммиак, метан, молекулярные азот и хлор) переходили в твёрдое состояние.
При этом под поверхностью льда вполне может существовать жидкий океан – например, за счёт тепла ядра планеты или радиоактивного распада в породе. Или же, как в известном, почти классическом примере Европы, спутника Юпитера – за счёт приливных сил, активно «разминающих» спутник по мере его вращения вокруг газового гиганта. Средняя температура на экваторе Европы составляет около -160 °C, а на полюсах -220 °C, поэтому лёд на поверхности должен быть чрезвычайно прочным и толстым.
Возможно, что все попадающие на поверхность Европы (спутника Юпитера) вещества, показывающие наличие жизни в океане под коркой льда (биосигнатуры), уничтожаются космической радиацией.
В 2013 году учёные из Калифорнийского технологического института предположили, что подлёдный океан Европы не изолирован от окружающей среды и обменивается газами и минералами с залежами льда на поверхности. А над южной полярной областью спутника через толщу льда пробиваются гейзеры – пар вылетает из них со скоростью 700 м/с на высоту до 200 км. Их в 2012 году заметили при помощи «Хаббла». Подобные же гейзеры зафиксированы и на Энцеладе, спутнике Сатурна.
Доктор Лунна Куик, планетолог из НАСА, считает, что наличие подлёдного океана на планете, в котором накапливается много энергии, говорит о том, что там вполне может зародиться и жизнь.
Принято считать, что жизнь существует в «зонах обитаемости» — на таком расстоянии от звезды, на котором на поверхности планеты может существовать жидкая вода. Если на каком-нибудь небесном теле в Солнечной системе удастся найти жизнь, развившуюся в условиях подлёдного океана, это станет величайшим научным открытием. Однако даже если в таких условиях и может возникнуть разумная жизнь (а вероятность этого ещё меньше, чем у появления разумной жизни в «водном мире»), сложно представить, что подобные существа будут пробиваться на поверхность планеты через лёд, чтобы затем отправляться в космос или хотя бы посылать наружу радиосигналы.
Гипотеза Авроры
В 2015 году писатель Ким Стенли Робинсон выпустил роман «Аврора». Он рассказывает историю корабля поколений запущенного в 2545 году с Сатурна к звезде Тау Кита для создания человеческой колонии и о возвращении к Земле после провала миссии. Повествование в романе ведется от лица компьютерного искусственного интеллекта звездного корабля.
Колонисты добрались до системы Тау Кита, и начали обживать спутник одной из её планет. Однако вскоре люди начали погибать, и постепенно причину этого удалось установить. Во всём были виноваты прионы – патогенные белки аномальной структуры, способные превращать белки живых организмов в себе подобные. Все известные прионные заболевания поражают головной мозг и другие нервные ткани, в настоящее время неизлечимы и в конечном итоге смертельны. Из-за этого колонисты разделились на два лагеря – одни хотели продолжать осваивать спутник, а другие – вернуться домой, на Землю.
На основе романа исследователи в 2019 году написали работу «Парадокс Ферми и эффект Авроры: колонизация, расселение и устойчивые состояния внеземных цивилизаций». В работе изучалась скорость расселения возможной цивилизации по Галактике с учётом того, что не все потенциально обитаемые планеты могут оказаться пригодными для заселения. Кроме того, некоторые миры могут оказаться уже занятыми жизнью, и из этических или иных соображений цивилизация может обойти их стороной.
В результате получилось, что время расселения цивилизации по всему Млечному пути сравнимо с возрастом галактики (порядка 13,5 млрд лет). Кроме того, могут существовать ограничения на дальность расселения цивилизации (из-за проблем с коммуникациями на больших расстояниях, например), или же время жизни цивилизации может быть сильно ограниченным. Есть вероятность, что Землю посещали (или до неё доходили характерные сигналы) представители других цивилизаций, однако никаких следов этого не осталось – современные люди существуют около 200 000 лет, а какие-то обрывочные записи ведутся лишь последние 6000 лет.
Парадокс SETI
Послание Аресибо и телескоп Аресибо.
Проект SETI – это комплекс экспериментов и мероприятий, направленных на поиски сигналов, испущенных внеземными цивилизациями. Началом проекта считается опубликованная в 1959 году в международном научном журнале Nature статья Дж. Коккони и Ф. Мориссона «Поиски межзвёздных сообщений». В этой статье было показано, что даже при тогдашнем уровне развития радиоастрономии можно было рассчитывать на обнаружение внеземных цивилизаций примерно такого же технологического уровня, как земной, при условии, что они обитают на не слишком далёких от нас планетах, в планетных системах звёзд солнечного типа.
При этом, наверное, первым примером экспериментов такого рода можно считать работу, которую провёл не кто иной, как знаменитый физик и экспериментатор Никола Тесла. В 1899 году он трудился в своей лаборатории в Колорадо-Спрингс, и ему показалось, что он поймал внеземной радиосигнал, прекратившийся после захода Марса. Однако дальнейший анализ не подтвердил достоверность этой гипотезы. Сигнал можно было объяснить помехами с соседней экспериментальной станции, а также проходом одного из спутников Юпитера через магнитное поле планеты.
В рамках проекта SETI учёные сначала пытались искать сигналы на частоте радиолинии излучения нейтрального атомарного водорода во Вселенной (длина волны 21 см). В 1960 г. Фрэнк Дрейк запустил проект «Озма» (названный в честь сказочной принцессы страны Оз); сигналы предполагалось искать при помощи 25-метрового радиотелескопа в полосе шириной 400 КГц около частоты в 1420 ГГц. В качестве объектов для поисков сигналов были выбраны две близлежащие звезды солнечного типа — Тау Кита и Эпсилон Эридана.
Не добившись успеха, учёные продолжали развивать и совершенствовать оборудование и эксперименты, а также умножать количество участвующих в поисках телескопов и даже привлечь обычных людей к обсчётам результатов при помощи распределённого проекта SETI@Home. За всё время удалось обнаружить только один сигнал, происхождение которого, вероятно, может быть искусственным – по крайней мере, его характеристики хорошо совпали с ожидаемыми от такого сигнала. Это сигнал «Wow!», полученный в 1977 году телескопом «Большое ухо».
Проект SETI по определению является «пассивным» — то есть, занимается прослушиванием космоса в поисках сигналов, испущенных иными цивилизациями. В пику ему в 2006 году был создан проект METI – попытка налаживания контакта с инопланетянами путём отправки специально сконструированных сигналов с Земли.
Это тоже был не первый пример намеренной отправки сигнала в космос. Первыми, вероятно, стали советские учёные из крымского центра дальней космической связи в Евпатории. Они отправили зашифрованное азбукой Морзе послание «Мир», «Ленин», «СССР» в сторону планеты Венера, а затем уловили отражённый сигнал при помощи планетарного радара, проверив таким способом его работоспособность.
Самым известным и мощным сигналом, отправленным с Земли специально для инопланетян, было послание Аресибо. Радиосигнал был послан 16 ноября 1974 года в честь открытия телескопа в обсерватории Аресибо в направлении шарового звёздного скопления М13, находящегося на расстоянии 25 000 световых лет в созвездии Геркулеса. В сообщении были зашифрованы стилизованные изображения телескопа, человека и молекул, лежащих в основе жизни.
Однако различные сообщения, предназначенные для внеземных разумов, отправлялись и отправляются регулярно. С 1999 по 2003 год из того же Евпаторийского центра дальней космической связи было отправлено три сообщения в сторону различных ближайших звёзд. В них были закодированы алфавит, цифры, таблица Менделеева и различные научные концепции.
В 2008 году в честь 40 лет с момента записи песни Beatles «Across the Universe», 45 лет с момента основания сети дальней космической связи НАСА и 50 лет со дня основания НАСА с одной из «тарелок» сети эту песню отправили в направлении Полярной звезды.
В 2012 году в честь 35 лет с момента получения сигнала «Wow!», из обсерватории Аресибо ушла в космос радиопередача, содержащая более 10 000 сообщений из Твиттера и видеороликов.
В 2016 году сообщение «Простой ответ на элементарное сообщение» было отправлено со станции Себрерос, одной из станций дальней космической связи Европейского космического агентства. В сообщении содержались ответы различных людей на вопрос о том, как наше текущее взаимодействие с окружающей средой повлияет на наше будущее, а также фотографии различных мест планеты.
Однако ответов на эти «звонки» мы пока не получали. Более того, многие учёные критикуют подход «активного поиска» внеземной жизни. Среди них — такой именитый физик, как Стивен Хокинг, а также известный учёный и автор Дэвид Брин. Последний в статье «Нужно ли нам кричать в космос» писал, что Карл Саган и Филип Моррисон настоятельно рекомендовали «детишкам», столкнувшимся со странным и неопределённым космосом, вести себя тихо, слушать своё окружение, терпеливо изучать Вселенную и сравнивать свои наблюдения, перед тем, как начинать шуметь в джунглях, которые они до конца не поняли.
Парадокс SETI заключается в том, что многие цивилизации могут также вести себя относительно тихо – по разным причинам – и искать себе подобных, прослушивая космос в поисках радиосигналов, не отправляя при этом своих сообщений (по крайней мере, намеренно).
Заключение
Таковы самые популярные на сегодняшний день гипотезы, пытающиеся ответить на вопрос Ферми: «А где все?» Все они в той или иной степени страдают от одной и той же проблемы: все предположения мы вынуждены делать на основе данных, собранных только об одной известной там технологически развитой цивилизации – нас самих.
Бритва Оккама подсказывает нам, что самое простое объяснение отсутствия радиосигналов заключается в том, что подобных нам цивилизаций в нашей Галактике не так уж много, или все они находятся далеко от нас, а скорость света превысить невозможно. Однако наука развивается, в том числе, за счёт работы человеческого воображения – поэтому время, потраченное на попытки объяснить отсутствие признаков существования инопланетян нельзя считать потерянным.
