Воображаемая жизнь (ЛП) - Трефил Джеймс

Из этих возможных 30 триллионов объектов мы пока идентифицировали менее 4000 — ничтожную долю того, что есть на самом деле. Тем не менее, как говорится в нашей книге «Экзопланеты» ("Exoplanets”, Smithsonian Books, 2017), в эту ничтожную долю попадают миры, разнообразие которых просто поражает воображение. Есть миры, которые вращаются внутри атмосферы своей звезды, миры, покрытые водой, миры, блуждающие в холодном космосе и лишённые звезды, которая сияла бы на их небе. Мы можем лишь стоять в благоговейном ожидании того, что ещё обнаружится во вселенной, когда с течением времени наши приборы станут лучше и точнее.

Но цифры говорят нам нечто иное. Если хотите, создайте в своём воображении странный мир — возможно, мир, совершенно не похожий ни на один из тех, что мы нашли на данный момент. Возможно, в вашем воображаемом мире будет высокая концентрация редкого элемента — например, иттербия. Может быть, это будет луна блуждающей планеты, вечно дрейфующей во тьме космоса. Или, может быть, он похож на Землю, и жизнь кишит на его суше и в океанах на его поверхности. Предположим далее, что ваш воображаемый мир действительно маловероятен — возможно, его плотность меньше, чем у воды, или он сделан из твёрдого железа. Предположим, что шансы против того, что ваша планета хотя бы просто сформируется, составляют миллион к одному (для справки, это примерно равно вероятности того, что в этом году в вас ударит молния). Даже при таких низких шансах на существование вашего мира вы можете расчитывать на то, что в одной только нашей галактике вы найдете примерно 10 миллионов таких миров. Убавьте шансы существования вашего мира до триллиона к одному, и количество планет, подобных вашей необычной, упадет «всего лишь» до 10 000. Ваш воображаемый мир может быть сколь угодно странным, однако, если он не противоречит законам физики и химии, нечто подобное, вероятно, действительно существует — с учётом огромного количества планет в галактике. Фактически, мы можем превратить предыдущее предложение в руководящий принцип для нашей беседы:

Если вы можете представить себе мир, который соответствует законам физики, то есть большая вероятность того, что он уже существует где-то в нашей галактике.

Если приведённые выше цифры недостаточно впечатляют, просто помните, что во Вселенной существуют миллиарды галактик, подобных нашей, и в каждой из них предположительно найдётся по столько же планет.

Что это расскажет нам о жизни?

В свете невероятного разнообразия планет мы должны ожидать найти аналогичный, или даже ещё более высокий уровень разнообразия и изменчивости у жизни, которая также может существовать в этих мирах. Это создаёт нам проблему, потому что нам знакома лишь одна форма жизни: жизнь, которая «похожа на нас», то есть, основанная на химии углеродсодержащих молекул и требующая наличия жидкой воды. Всё биоразнообразие Земли, в сущности, является результатом единственного «эксперимента», проведённого всего лишь в одной из бесчисленных лабораторий Вселенной, и в силу этого обстоятельства наша планета даёт нам очень мало конкретных указаний в размышлениях о той огромной сложности, которую мы ожидаем найти в Млечном Пути. Но пока это всё, что у нас есть, и поэтому нам придётся использовать наши ограниченные знания с максимальной отдачей.

Мы начнем исследование форм, которые может принимать жизнь в галактике, со знакомства с тем, что мы называем правилами игры: это те основополагающие принципы, которые сделали жизнь на Земле такой, какая она есть. Мы утверждаем, что важнейший среди этих принципов, эволюция под действием естественного отбора, должен действовать практически во всех остальных природных средах в галактике. Второй великий принцип — то, что жизнь основана на химии атомов углерода — вероятно, менее универсален. Тем не менее, мы будем придерживаться углеродной химии так долго, как сможем, поскольку знакомое легче понять.

Соответственно, мы разбиваем наше обсуждение возможной жизни на три категории, указанные в предисловии: жизнь, похожая на нас; жизнь, не похожая на нас, и жизнь, совершенно не похожая на нас. По очевидным причинам мы начнём с того, что уделим значительную часть нашего внимания первой категории. Определив основные правила для нашего исследования возможности существования жизни, похожей на нас, мы рассмотрим, во что они могут вылиться в разнообразных типах природных условий на экзопланетах:

• Планета Златовласки: похожая на Землю планета, расположенная на таком расстоянии от своей звезды, которое позволяет ей обладать океанами жидкой воды на своей поверхности на протяжении длительных периодов времени. Такая планета — самый простой случай для анализа, потому что мы уже обладаем хорошими знаниями об одной планете Златовласки — о самой Земле. Многие из экзопланет, которые мелькали в последнее время в новостях, вроде той, что вращается вокруг Проксимы Центавра (это звезда, являющаяся нашим ближайшим соседом), и трёх членов семьи из целых семи планет, вращающихся вокруг звезды TRAPPIST-1, представляют собой планеты Златовласки — все они находятся на нужном расстоянии от центральной звезды, поэтому вода на их поверхности остаётся жидкой.

• Мир с подповерхностным океаном: планета, на которой океаны жидкой воды ограничены снизу твёрдой породой, а сверху — льдом. Мы знаем о подобных мирах в нашей собственной солнечной системе: у планеты Плутон (см. «Лингвистическое отступление» в главе 7) и нескольких спутников внешних планет есть подповерхностные океаны.

• Планета-сирота: планета, которая была выброшена из своей родной солнечной системы и теперь блуждает в космосе, не привязанная к звезде. Таким сиротам не обязательно быть замёрзшим, безжизненным местом, поскольку они могут обладать всеми теми внутренними источниками тепла, которые доступны другим планетам, и отсутствие света не окажет никакого влияния на тепло от этих источников.

• Водный мир: планета, на которой вообще нет суши. В таких условиях главной особенностью окружающей среды являются чётко разграниченные слои, находящиеся в водах планеты на разных глубинах. В океанах Земли эти слои создаются массивами воды с разной температурой и солёностью, но на экзопланетах могут существовать и другие факторы (например, давление). Мы рассмотрим увлекательную возможность того, что в разных слоях водных миров может эволюционировать жизнь различного рода, и это наводит на мысль о поистине удивительных сценариях. Если хотите, представьте себе межслоевую войну, во время которой существа с верхнего уровня сбрасывают подводный эквивалент бомб на существ с нижнего уровня, а нижний уровень отвечает на это, посылая вверх пузыри.

• Мир в приливном захвате: планета, которая всегда обращена к своей звезде одной и той же стороной подобно тому, как Луна всегда смотрит на Землю одним и тем же боком. Считается, что к этому типу относятся многие из открытых нами миров, вроде планет звезды TRAPPIST-1. Их отличительная особенность состоит в том, что одна сторона всегда невероятно жаркая, тогда как другая вечно заморожена. Жизнь может существовать лишь в узкой переходной зоне между этими крайностями, и важной дополнительной особенностью этих планет являются свирепые ветры, которые переносят тепло со стороны, обращённой к звезде, на сторону, направленную в космос.

• Суперземля: каменистая планета, которая по размерам стоит между Землёй и Нептуном. Похоже, в космосе их очень много, и наша Солнечная система может оказаться довольно необычной из-за того, что в ней их нет. Принимая во внимание их массу, главной особенностью природной среды на этих планетах является их сильная гравитация. Если живые существа в этих мирах остаются жить в океанах, супергравитация не будет проблемой, но если они переселятся на сушу, им придётся в процессе эволюции разработать стратегию решения этой проблемы. На Земле, где гравитация более умеренная, в процессе эволюции возникло множество стратегий, разных для различных форм жизни: сосудистые системы у растений, наружные скелеты у насекомых, внутренние скелеты у млекопитающих. Какие стратегии породила бы эволюция, если бы гравитация Земли была вдвое больше, чем сейчас? А если в десять раз? А если бы вид рептилий адаптировался, приобретя в процессе эволюции плавательный пузырь, как это сделали рыбы, чтобы двигаться в толще воды, то смог бы он в итоге превратиться в летающих драконов, способных парить в плотной атмосфере планеты?