Калеб Шарф - Ошибка Коперника. Загадка жизни во Вселенной
Дальнейшие события были ярчайшим примером неоправданной научной дерзости – СМИ заявили, будто это открытие переворачивает представления о жизни на Земле и других планетах, поползли слухи и досужие домыслы. Мне очень повезло: я успел прочитать пресс-релиз НАСА еще до того, как новость получила широкую огласку. На первый взгляд это было просто поразительно. Ученые утверждали, что получили надежные доказательства, что этот вид бактерий мало того что невосприимчив к воздействию ядовитого мышьяка, но и инкорпорирует его в свою ДНК, что не мешает ей нормально функционировать! «Как будто мы с вами превратились в нормально функционирующих киборгов, посидев в комнате, где было полным-полно микросхем и никакой еды», – сказал я тогда[193].
Однако едва научный отчет увидел свет, как микробиологи стали находить в анализе ошибки. К тому же некоторые заявления в СМИ не подтверждались данными отчета. Правда, повторить и исследовать результаты было далеко не просто – этот вид бактерий ранее не был известен, а для воспроизведения результатов требовалось существенное количество анализов и экспериментов. Это был не самый приятный момент в истории науки. На пути прогресса встали личные амбиции, а журналисты, попытавшись представить все определенно и недвусмысленно, лишь подлили масла в огонь массовой истерии и споров.
Затем страсти улеглись, и ученые из других лабораторий смогли независимо изучить данные эксперимента. Пожалуй, справедливо будет сказать, что на сегодня подавляющее большинство ученых полагают, что эти бактерии на удивление устойчивы к мышьяку, однако назвать это жизнью на основе мышьяка нельзя. Просто бактерии научились находить отличные стратегии выживания даже при полном погружении в ядовитую среду. Да, они даже сумели инкорпорировать мышьяк в несколько процессов, где он функционально заменяет фосфор, однако в результате эти процессы идут гораздо хуже, чем обычные, на основе фосфора. А доказательств, что мышьяк действует точно так же, как фосфор, в самой ДНК бактерий, и вовсе не нашлось. Более того, если убрать весь фосфор до последней крошки, эти бактерии погибнут, как и все остальные известные нам живые существа.
Вот и исследование, проведенное в 2012 году, показало, что белки у этих бактерий, отвечающие за извлечение фосфоросодержащих молекул из окружающей среды, предпочитают эти молекулы в 4000 раз сильнее[194], чем такие же молекулы, в которых вместо фосфора содержится мышьяк. Иначе говоря – и в этом есть некоторый парадокс – все дело в том, что этот организм мастерски умеет находить фосфор, даже когда его окружает целый океан мышьяка. Подобная разборчивость позволяет бактерии выживать даже там, где другие падут под натиском яда.
Очень жаль. Как было бы чудесно, если бы нам удалось найти образчик теневой жизни! Однако, похоже, не удалось. И пусть эта история послужит предостережением, ярким примером того, какие опасности ждут каждого, кто будет искать теневую жизнь, затаившуюся у нас прямо под носом, жизнь, которая совсем иначе устроена и происходит от независимого источника. Однако можно сделать важные выводы даже из того, насколько это трудно. Почему теневую жизнь так сложно разглядеть и почему так легко обмануться?
* * *Эта история возвращает нас к фундаментальному вопросу о том, насколько предвзято мы относимся ко Вселенной вокруг нас, и в том числе к собственному месту в ней. Теорема Томаса Байеса говорит нам, что по состоянию на сейчас у нас не хватает необходимой информации, в том числе – есть ли жизнь, независимая от нашей, как здесь, на Земле, так и в других местах в космосе. У нас масса свидетельств, что известные формы жизни прекрасно вписываются в химическую композицию мироздания, мы убедились, что Вселенная производит планеты в изобилии. Но нам еще предстоит связать с этим сам факт своего существования, сделать количественную оценку. Однако я бы делал ставку на то, что мы добьемся лучших результатов, если будем экстраполировать «вниз» – от знаний о богатейшей сокровищнице межзвездных молекул и о процессах формирования молекул. Легко видеть, что свойства жизни на Земле связаны именно с этим набором условий во Вселенной. Пойти в обратном направлении, то есть экстраполировать «вверх» свои знания и предположения о зарождении жизни на Земле и на этой основе предсказать вероятность зарождения жизни в других местах, похоже, не получается. Попытки проделать что-то подобное в прошлом приводили к прямо противоположным выводам – от уникальности рода человеческого до множественности обитаемых миров. А когда мы применили к вопросу о космическом абиогенезе байесовский анализ, то вернулись к исходной точке.
Разумеется, наши выводы о существовании внеземной жизни отчасти основаны на обстоятельствах нашего собственного бытия, однако в этом таится опасность. Чтобы избежать подобной логической западни, нам следует постоянно держать в памяти, что наши представления о Вселенной сами по себе порождены нашим положением и окружением. Не исключено, что шоры на наших любопытных глазах куда больше, чем мы думали, и нужно попытаться снять их.
Тут что-то есть!
Если угодно, представьте себе, что Земля сформировалась вокруг двойной звезды, а не одинарной. В наши дни это уже не удел научной фантастики. Мы точно знаем, что подобные системы существуют – пары звезд, которые вращаются друг вокруг друга по маленьким орбитам, а вокруг них расположены орбиты планет. Одна такая система под названием Kepler-47[195] – в честь обсерватории НАСА, где ее открыли, – пара звезд совершает полный орбитальный цикл каждые семь с половиной земных дня – этакий звездный вальс. А вокруг танцующей пары расположены орбиты как минимум двух планет, которые вращаются по ним медленнее и величественнее.
Разумеется, невозможно точно предсказать, как оценивали бы свои наблюдения небесной механики люди, живущие в подобных условиях. Однако если подключить воображение, приходит на ум сразу несколько вариантов (для удобства давайте предположим, что такая альтернативная Земля вращается примерно так же, как и наша). Во-первых, обитатели такой планеты наблюдали бы, что сверкающие диски светил, пересекая дневной небосвод, примерно за неделю проходят мимо друг друга. Если геометрия слажена идеально, то две звезды затмевают друг друга строго по очереди и в определенное время. А значит, на альтернативной Земле бывают дни, ночи и два вида дней затмения, которые наступают периодически, примерно два раза в неделю.
Каковы были бы наши космологические представления, если бы мы жили в подобной системе? Понятно, что нам пришлось бы принять во внимание целый ряд существенных факторов. Например, когда альтернативная Земля вращается по орбите вокруг двух звезд, время затмений, когда одна звезда закрывает другую, неизбежно сдвигается. Это будет связано с годовым циклом, и если ось альтернативной Земли наклонена, как у нашей, то расписание солнечных затмений будет заметно меняться относительно каждого солнцестояния. Закономерность будет довольно хитрой и, конечно, потребует объяснений.
Но вот что интересно: при всех отличиях альтернативной Земли от нашей нетрудно представить себе, что у ее обитателей тоже поначалу сложится геоцентрическая картина мира, в которой эта планета станет центром мироздания. Звезды будут двигаться относительно друг друга точно так же, как по эпициклу в птолемеевской космологии, а центр эпицикла будет двигаться вокруг этой Земли по другому большому кругу – деференту.
Если немного поколдовать над этой геоцентрической моделью и подправить геометрию, можно привести прогнозы сдвигов солнечных затмений в соответствие с временами года. А главный толчок в сторону гелиоцентрической модели, как и у нас на Земле, дало бы движение других планет в системе, которые метались бы по небу туда-сюда.
Как ни странно, даже такая причудливая система с двумя солнцами даст своим обитателям не больше предпосылок для выводов о своем положении во Вселенной, чем мы получаем от нашей. Им тоже придется дожидаться Коперника, который сместит их родную планету с центральной позиции и расставит все по местам. Но это лишь один пример. А теперь рассмотрим другой сценарий.
Рис. 13. Два Солнца альтернативной Земли.
Хотя на самом деле центр системы – звезды (слева), разумная раса вполне могла бы построить модель, которая точно описывала бы наблюдаемые в небе явления и при этом позволяла бы считать, что в центре мироздания находится их планета (справа)./
Вполне можно представить себе, что другая Земля – маленькая планета в тесной системе гораздо более крупных планет, где всю внутреннюю орбитальную зону занимают каменные и газовые гиганты. На основе всего того, что мы знаем об экзопланетах, подобная конструкция встречается гораздо чаще[196], чем системы, подобные нашей Солнечной. Теперь предположим, что в этой богатой планетами системе между нашей гипотетической Землей и Солнцем вращается еще восемь планет. Все они крупнее Земли, некоторые размером с Нептун. Подобные системы – это не просто гипотеза. Именно так устроены некоторые недавно открытые системы экзопланет[197]. Может быть, в них есть даже точный эквивалент нашей родной планеты – наверняка мы не знаем, но это отнюдь не исключено.
