Внеземная жизнь и разум во Вселенной — поиски инопланетян

Одиноки ли мы во Вселенной? Это вопрос, волнующий человечество на протяжении веков. Ещё Джордано Бруно в качестве второго доказательства бесконечности космоса утверждал: если бог сотворил мир в одной точке пространства, то сотворил его и в другой.

Существование внеземной жизни — гипотеза, будоражащая воображение. Неудивительно, что появляются лженауки типа уфологии (от английского UFO), которые высказывают недоказанную, опровергаемую учёными глупость, повествуя о НЛО и зелёных человечках.

На данный момент поиски жизни и разума во Вселенной продолжаются — работает проект SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence), исследующий признаки жизни и цивилизаций при помощи радиосигналов. Так каковы результаты? Как земляне планируют связаться с инопланетными расами? И какие астрономические открытия изначально принимали за контакт с пришельцами?

Возникновение жизни на Земле: углеводородная жизнь

Гипотезы возникновения жизни на нашей планете

Чтобы строить предположения относительно внеземных форм жизни, необходимо понять, как возникла жизнь на нашей планете. На этот вопрос нет точного ответа, однако существует множество гипотез, от подтверждения и опровержения которых будет зависеть вопрос о жизни внеземных цивилизаций.

• Гипотеза креационизма — всё живое сотворено богом, следовательно, не нуждается в объяснении;
• Гипотеза самопроизвольного зарождения жизни — живые организмы постоянно самопроизвольно появляются из неживой материи;
• Гипотеза стационарного состояния — жизнь не возникала откуда-то, а существовала всегда, получается, что цепь эволюционного развития организмов должна быть бесконечна;
• Теория Опарина-Холдейна — жизнь зародилась из неживой материи в ходе сложных биохимических процессов; подразделяется на три этапа:
  • появление органических соединений;
  • образование полимерных соединений (белков, липидов, полисахаридов);
  • возникновение способных к воспроизведению потомства примитивных организмов;
• Гипотеза панспермии — гипотеза о внеземном происхождении жизни; жизнь каким-то образом была занесена на нашу планету извне (возможно, с помощью астероида или другого космического объекта, упавшего на Землю);

Получается, если гипотеза панспермии будет доказана, то это повысит шанс доказательства существования жизни вне Земли? По крайней мере, мы будем знать, что на другом космическом объекте могла зародиться жизнь, прежде чем попасть на нашу планету.

Материал по теме: Теории и гипотезы возникновения жизни на Земле

В статье мы подробно рассмотрим гипотезы возникновения и зарождения жизни на планете Земля, а также опишем условия, при которых превращение неорганики в органику представляется возможно.

Однако это не означает, что элементарные формы жизни были посланы к нам от инопланетян. Это могло произойти в результате столкновения космических тел, на которых есть жизнь, или с помощью другого способа, тем более что мы до сих пор не знаем, какие формы жизни могут существовать помимо углеводородной формы.

Углеводородная форма жизни — единственно возможная?

На сегодняшний день нам знакома одна форма жизни — земная (углеводородная), что лишает нас возможности масштабного исследования других форм жизни в космосе, ведь мы ничего о них не знаем: от условий для жизнедеятельности до механического воспроизведения.

Это — проблема для поиска жизни во Вселенной. Однако на основе единственно известной нам углеводородной формы жизни мы должны вывести базовые принципы, касающиеся также потенциальной неземной жизни. Здесь стоит быть осторожным, чтобы не попасть в ловушку антропоморфного образа мышления.

Антропоморфный образ мышления — склонность считать, что внеземные формы жизни должны быть похожи на нашу.

Кроме того, при изучении потенциальных форм жизни астрофизики предпочитают пользоваться принципом Коперника.

Принцип Коперника — принцип, согласно которому мы не занимаем особого места во Вселенной и не являемся чем-либо уникальным.

Данный принцип хорошо согласуется с результатами исследований, ведь четыре элемента, ответственные за возникновение и дальнейшую эволюцию жизни, входят в список наиболее распространённых элементов во всей Вселенной. Это:

• Водород (H)
• Кислород (O)
• Углерод (C)
• Азот (N)

Ещё два элемента из этого числа — гелий и неон — редко участвуют в соединениях с другими элементами; значит, земную жизнь составляют четыре самых распространённых элемента космоса вообще. Получается, логическая картина не запрещает нам предполагать о существовании иных цивилизаций и даже пытаться их найти. Но к чему привели многочисленные исследования?

Поиск внеземных цивилизаций. Проект SETI

Попытки человечества связаться с внеземной цивилизацией: проект «ОЗМА»

Современный поиск внеземной жизни начался в 1959 году с публикации физиками Джузеппе Коккони и Филипом Моррисоном статьи в научном журнале «Nature», в которой они предлагали использовать микроволновое излучение для межзвёздных коммуникаций.

К подобному выводу пришли астрономы из обсерватории Грин Бэнк, а первые попытки поиска внеземной жизни пришлись на 1960-е с запуском Фрэнком Дрейком (также астронома из обсерватории Грин Бэнк) проекта «ОЗМА».

28-метровый радиотелескоп был направлен на две звезды: Тау Кита и Эпсилон Эридана. Используя длину волны 21 сантиметр, они намеревались выяснить, не исходит ли оттуда радиоизлучение, которое можно было бы истолковать как сигналы от разумной цивилизации. Но почему были выбраны именно эти две звезды?

Здесь в игру вступает уже знакомый нам антропоморфный образ мышления, ведь для существования нашей цивилизации в первую очередь необходима звезда типа Солнца:

1. Одиночная звезда (та, которая не входит в состав двойной или кратной звёздной системы);
2. Звезда спектрального класса K или G;
3. Звезда с температурой поверхности около 5000 K;
4. Звезда с возрастом около 5 миллиардов лет;
5. Звезда с физическими характеристиками радиуса и массы, близкими к солнечным;

Эти компоненты важны, так как при благоприятном раскладе они формируют вокруг звезды зону обитаемости (жизни) или обитаемую зону.

• Зона обитаемости (жизни) — регион, окружающий звезду, в пределах которого звезда за счёт своего тепла может поддерживать один растворитель или более в состоянии жидкости.
• Растворитель — жидкость, внутри которой могут существовать и взаимодействовать атомы.

Тау Кита и Эпсилон Эридана подходят по данным физическим характеристикам, следовательно, вокруг них могли бы вращаться планеты, на некоторых из которых могла бы существовать жизнь, причём в углеводородной форме. На протяжении трёх месяцев велось прослушивание этих звёзд, но ничего обнаружить не удалось, поэтому программа была прекращена и начаты другие исследования.

Космическое сообщение

16 ноября 1974 года с помощью радиотелескопа в Аресибо в космос было послано трёхминутное сообщение. Антенну, передающую сообщение, направили в сторону шарового скопления, находящегося в созвездии Геркулеса.

В этом скоплении звёзды расположены близко друг к другу, из-за чего передача могла достигнуть планет 30000 звёзд. Сообщение, передаваемое радиоволнами, дойдёт до назначения через 24000 лет. Даже если в созвездии Геркулеса существует хотя бы одна разумная цивилизация, шанс того, что она получит эту передачу, крайне мал. Послание из Аресибо можно получить в том случае, если направить мощный телескоп в необходимую сторону в соответствующие три минуты.

Проявляется ещё одна проблема поиска жизни во Вселенной: чтобы установить контакт с другой цивилизацией, одна сторона должна систематически вести прослушивание, а другая систематически отправлять сообщения.

Как работает проект SETI?

Лига SETI объединяет радиоастрономов по всему земному шару. Они регулярно проверяют небо на предмет наличия сигнала от другой цивилизации. Институт SETI использует сеть мощных радиотелескопов для прослушивания звёзд, которые может окружать обитаемая зона.

Астрономы ищут радиосигналы частотой от 1000 до 3000 мегагерц — это микроволновое излучение, то же, которое существует внутри вашей микроволновой печи, где вы разогреваете обед или ужин. Пока что цель учёных — обнаружить радиосигнал в узком частотном диапазоне, так как сигнал с разницей частот менее 300 герц должен быть искусственно созданным.

В Лигу SETI входят и астрономы-профессионалы, и астрономы-любители. У каждого участника есть радиотелескоп и компьютер для анализа результатов. Штаб Лиги SETI координирует участников, поручая каждому отельный участок неба, ведь цель проекта — исследовать всё небо.

Этот способ — в отличие от целевых исследований — хорош тем, что можно получить радиосигнал оттуда, откуда мы не ждём.

«Антенная решётка Аллена»: интерферометрия

«Антенная решётка Аллена» — сеть из 350 спутниковых антенн-тарелок диаметров 6 метров в Калифорнии, которые вместе действуют как один радиотелескоп. «Решётка Аллена» работает по принципу интерферометрии.

• Интерферометрия — принцип, по которому сигналы, собранные с радиотелескопов, находящихся на расстоянии D друг от друга, могут объединяться компьютером, чтобы получить данные с той же точностью, как они были бы собраны одним радиотелескопом с диаметром антенны D.
• Интерферометр — измерительный прибор, в основе работы которого лежит явление интерференции.

На данный момент «Антенная решётка Аллена» продолжает функционировать.

• 

• 

Где искать внеземные цивилизации?

Уравнение Дрейка: сколько разумных цивилизаций существует?

Формула включает в себя пять основных параметров:

Уравнение Дрейка — формула, отражающая примерное количество внеземных цивилизаций со способностью межзвёздных коммуникаций, существующих во Вселенной в заданный момент времени.

• Число звёзд, которые существуют достаточно долго для того, чтобы на вращающихся вокруг них планетах зародилась и эволюционировала жизнь;
• Среднее число планет на орбитах звёзд;
• Доля планет, где есть условия для зарождения жизни;
• Вероятность, что на них сможет развиться жизнь;
• Вероятность, что жизнь достигнет уровня цивилизации, способной к коммуникации с нами.

Чтобы получить необходимое число, нужно умножить получившуюся комбинацию цифр на шестой компонент: он показывает отношение средней продолжительности существования цивилизации к возрасту системы/галактики/скопления (например: если мы хотим узнать число для галактики Млечный Путь, то умножать будем на возраст Млечного Пути).

Однако из этих параметров мы в состоянии рассчитать только два. По этой причине формула Дрейка является полезной концепцией, а не уравнением, отражающим точное число.

Внеземная жизнь в Солнечной системе

Астробиологи (биоастрономы) занимаются вопросом жизни, поиском биомаркеров и разумных существ вне Земли.

Подписи жизни (биомаркеры) — характеристики и явления, указывающие на существование жизни.

Учёные считают, что для существования жизни необходимы следующие компоненты:

1. Источник энергии;
2. Атом, допускающий создание сложных структур;
3. Растворитель;
4. Промежуток времени, необходимый для зарождения и эволюции жизни;

1. Источником энергии для нас является Солнце, и вероятность нахождения Солнца 2.0 и Земли 2.0 (класса G) в зоне жизни немала. Пока что тяжело наблюдать экзопланеты, вращающиеся вокруг звёзд, но это не значит, что их нет.

Экзопланета — планета, которая вращается вокруг любой звезды, не являющейся Солнцем.

Если удастся обнаружить Солнце 2.0 и Землю 2.0, то это увеличит шанс нахождения жизни, по крайней мере, её углеводородной формы. Но источником энергии может выступать не только звезда — геотермальное тепло (энергия недр) и химические реакции могут выступать в данной роли.

2. Атом, допускающий создание сложных структур, — углерод, так как может одновременно присоединиться к четырём другим атомам (водород — к одному, кислород — к двум). Но должен ли это обязательно быть углерод? Почему не взять кремний, который также может крепиться к четырём атомам?

Дело в том, что углерод образует довольно слабые связи, которые просто разрушить. Это позволяет молекулам, основанным на углероде, активно взаимодействовать с другими молекулами, создавая новые соединения. Кремний формирует крепкие связи, которые с трудом разрушаются, а без активного взаимодействия молекул тяжело представить себе жизнь. Но, возможно, кремний подходит для образования неизвестных нам форм жизни — трудно сказать.

3. Растворитель для нас — вода, однако это не означает, что жизни без воды нет для других форм. Также и её наличие не гарантирует существование жизни. Однако в Солнечной системе есть космический объект, где потенциально обитают простейшие представители живых существ. Этот объект — Европа, спутник Юпитера.

Результаты исследований говорят о наличии жидкого океана под корой льда. Энергия поддерживается за счёт геотермального тепла и химических реакций — здесь не важна удалённость от Солнца. Сейчас над Европой продолжается наблюдение с целью обнаружить подписи жизни.

4. Промежуток времени, необходимый для зарождения и эволюции жизни, — довольно простой критерий, ведь существует множество космических тел старше четырёх миллиардов лет. Однако, быть может, для образования цивилизации другим формам жизни нужно больше или, наоборот, меньше времени?

Парадокс Ферми и гипотеза зоопарка

Вопрос о существовании внеземных цивилизаций остаётся для нас загадкой, пока убеждённые уфологи утверждают о парящих над землёй НЛО. Есть ли на самом деле внеземная жизнь в пределах системы, галактики или Вселенной? На этот счёт есть две точки зрения:

• Парадокс Ферми — если во Вселенной существуют инопланетные расы, способные перемещаться по космосу, то они давно бы были у нас;
• Гипотеза зоопарка — инопланетные расы существуют, но мы ещё не достигли их уровня развития, поэтому они предпочитают не связываться с нами.

Неизвестно, какая из этих точек зрения правдива, а какая ошибочна: есть вероятность, что они обе ошибочны. Однако ничего нельзя сказать, пока мы не обнаружим биомаркеры или их полное отсутствие — нужно ко всему относиться со здоровым скептицизмом.

Ни один учёный не берётся утверждать о существовании инопланетных рас, даже если он искренне в это верит. Наш журнал ставит своей целью популяризацию науки, поэтому рекомендует не верить псевдонауке и дополнительно изучать интересующий вас вопрос.

Поиск внеземной жизни — FAQ

Это была информация об инопланетных цивилизациях, известная на данный момент. Однако осталось несколько интересных вопросов:

Что почитать?

• Энн Друян — «Космос. Возможные миры»
• Карл Саган — «Космос»
• Элизабет Таскер — «Фабрика планет: Экзопланеты и поиски второй Земли»
• Митио Каку — «Будущее человечества: Колонизация Марса, путешествия к звездам и обретение бессмертия»
• Роберт Хейзен — «История Земли. От звездной пыли к живой планете. Первые 4 500 000 000 лет»
• Шон Кэрролл — «Вселенная. Происхождение жизни, смысл нашего существования и огромный космос»
• Ли Биллингс — «5 000 000 000 лет одиночества. Поиск жизни среди звезд»
• Циолковский К.Э. — «Космическая философия»

Что посмотреть?

• «Земля. Биография планеты» — National Geographic
• «История Земли за два часа» — BBC
• «Жизнь в начале земного пути» — National Geographic
• «Космос: возможные миры» — National Geographic
• «С точки зрения науки. Почему инопланетяне существуют» — National Geographic