Може би живеещите на Земята днес са предопределени да разберат отговора на един от най-древните въпроси, представляващи интерес за човечеството: сами ли сме във Вселената?
Веднага щом робот за всички терени, който се закача за подводната страна на ледена плоча в едно от езерата в Аляска, получи сигнал от лабораторията за реактивно задвижване на НАСА в Пасадена, Калифорния, върху него проблясва прожектор. "Проработи!" - възкликва инженер Джон Лейкти, сгушен в палатка на леда. Вероятно това събитие не може да се нарече голяма стъпка в технологията, но като първа стъпка по пътя на изследването на далечен спътник на друга планета ще го направи.
На повече от седем хиляди километра на юг в Мексико, геомикробиологът Пенелопе Бостън се скита до колене във вода през непрогледния мрак на пещера. Подобно на други учени от нейната група, Бостън дръпна мощен респиратор и влачи въздушен цилиндър, за да не бъде отровен от сероводород и въглероден окис, които се просмукват в пещерите, а подземният поток, миещ ботушите й, носи сярна киселина. Изведнъж лъч на фенерче от Бостън осветява удължена капчица плътна полупрозрачна течност, която се стича от порестата варовикова стена на пещерата. - Не е ли прекрасно? - възкликва тя.
Може би в замръзнало арктическо езеро и тропическа пещера, пълна с токсични изпарения, ще бъде възможно да се намерят улики, които ще помогнат да се отговори на един от най-неразрешимите и древни въпроси на Земята: има ли живот на Марс? (Е, или поне някъде извън нашата планета?) Животът на други светове, независимо дали в нашата слънчева система или в близост до други звезди, може да се крие под леда, който покрива цели океани, като в Европа, Луната на Юпитер, или в плътно затворени и пълни с газ пещери, от които вероятно има много на Марс. Ако се научите да идентифицирате и идентифицирате форми на живот, които процъфтяват в подобни условия на Земята, ще бъде по-лесно да намерите нещо подобно извън него.
Трудно е да се каже в кой момент търсенето на живот сред звездите се е превърнало от научна фантастика в наука, но едно от ключовите събития е срещата на учените през ноември 1961 г. Той беше организиран от Франк Дрейк, млад радиоастроном, очарован от идеята за намиране на радиовълни от извънземен произход.
"Тогава, припомня Дрейк, сега на 84 години," търсенето на извънземен интелект [в Търсене на извънземен интелект - SETI] беше нещо като табу. " С подкрепата на директора на своята лаборатория обаче Франк събра няколко астрономи, химици, биолози и инженери, за да обсъдят проблемите, с които астробиологията - науката за извънземен живот - се занимава днес.
Дрейк искаше колегите му да го посъветват колко умно би било да отдели значително време на радиотелескопа за слушане на радиопредавания от извънземни и кой начин за намиране на извънземен живот може да е най-обещаващият. Той също се интересуваше от това колко цивилизации може да има нашата галактика, Млечния път, и преди да пристигнат гостите, Франк написа уравнение на черната дъска.
Промоционално видео:
Това сега известно уравнение на Дрейк определя броя на цивилизациите, които можем да открием, въз основа на скоростта на образуване на звездите в Млечния път, умножена по частта от звездите с планети, след това по средния брой планети с подходящи условия за живот в една звездна система (планетите трябва да са с размера около размера на Земята и да бъде в обитаемата зона на нейната звезда), след това - на дела на планетите, където животът може да възникне, и на дела на тези от тях, където може да се появи интелигентност, и накрая, на дела на тези, при които интелигентните форми на живот са в състояние да постигнат на такова ниво на развитие за изпращане на разпознаваеми радиосигнали и за средното време, през което такива цивилизации продължават да ги изпращат или дори съществуват.
Ако такива общества са склонни да се самоунищожават в ядрената война само няколко десетилетия след изобретяването на радиото, тогава броят им вероятно ще бъде много малък във всеки един момент.
Уравнението е чудесно, с изключение на едно несъответствие. Никой нямаше дори неясна представа на какво са равни всички тези дроби и числа, с изключение на първата променлива, скоростта на образуване на звезди, подобни на слънцето. Всичко останало беше чисто предположение. Разбира се, ако учените, търсещи живота в космоса, успеят да открият извънземен радиосигнал, всички тези предположения ще загубят значението си. Но при липса на такива, специалистите по всички променливи на уравнението на Дрейк трябваше да намерят точните им стойности - за да разберат колко често звездите от слънчевия тип имат планети. Е, или разкрийте тайната на произхода на живота на Земята …
Измина една трета от век, преди дори приблизителните стойности да могат да бъдат заменени в уравнението. През 1995 г. Мишел Майор и Дидие Кело от Женевския университет откриха първата планета в друга звездна система от слънчев клас. Тази планета - 51 Pegasi b, отдалечена от нас на 50 светлинни години, представлява огромна газообразна топка, приблизително наполовина по-малка от Юпитер; орбитата му е толкова близо до звездата, че годината на нея трае само четири дни, а температурата на повърхността надвишава хиляда градуса по Целзий.
Никой дори не е мислил, че животът може да възникне при такива адски условия. Но откриването дори на една единствена екзопланета вече беше огромен успех. В началото на следващата година група, водена от Джефри Марси, след това в университета в Сан Франциско, а сега в Бъркли, намери втора екзопланета, а след това и трета и язовирът се спука. Днес астрономите познават почти две хиляди от най-различните екзопланети - както по-големи от Юпитер, така и по-малки от Земята; още няколко хиляди (повечето са открити с ултрачувствителния космически телескоп Kepler) чакат откритието да бъде потвърдено.
Нито една от далечните планети не е точно копие на Земята, но учените не се съмняват, че това ще бъде открито в близко бъдеще. Въз основа на данни от няколко по-големи планети астрономите са изчислили, че повече от една пета от звездите от слънчевия тип имат обитаеми, подобни на Земята планети. Съществува статистическа вероятност най-близкият от тях да е на 12 светлинни години - по космически стандарти, на близката улица.
Това е обнадеждаващо. През последните години обаче обитаваните световни ловци осъзнаха, че изобщо не е необходимо да ограничават търсенията си до звезди, подобни на Слънцето. „Когато бях в училище - спомня си Дейвид Чарбоно, астроном от Харвард, - ни казаха, че Земята се върти около най-обикновената, средна звезда. Но това не е така. Всъщност 70 до 80 процента от звездите в Млечния път са малки, относително хладни, бледи, червеникави тела - червени и кафяви джуджета.
Ако земна планета се върти около такова джудже на правилното разстояние (по-близо до звездата, отколкото Земята, за да не замръзне), върху нея биха могли да се развият условията за появата и развитието на живота. Освен това не е необходимо планетата да е с размерите на Земята, за да бъде обитаема. „Ако се интересувате от моето мнение - казва Димитър Саселов, друг астроном от Харвард, - тогава всяка маса между една и пет Земи е идеална.“Изглежда, че разнообразието от обитаеми звездни системи е много по-богато, отколкото Франк Дрейк и неговите участници в конференцията биха могли да предположат през 1961 г.
И това не е всичко: оказва се, че температурната разлика и разнообразието от химически среди, в които екстремофилните организми (буквално „любителите на екстремните условия“) могат да процъфтяват, са и по-широки, отколкото би могло да си представим преди половин век. През 70-те години океанографите, включително спонсорираният от Националното географско общество Робърт Балард, откриха на океанското дъно супер горещи извори - черни пушачи, близо до които има богати бактериални съобщества.
Микробите, които се хранят със сероводород и други химични съединения, от своя страна служат като храна за по-сложни организми. Освен това учените са открили форми на живот, които процъфтяват в гейзери на сушата, в ледени езера, скрити под слой антарктически лед с дебелина стотици метри, в условия на висока киселинност, алкалност или радиоактивност, в кристали на сол и дори в скални микропукнатини дълбоко в недрата на Земята. … „На нашата планета това са обитатели на тесни ниши“, казва Лиза Калтенегер, която работи на непълно работно време в Харвард и астрономическия институт „Макс Планк“в Хайделберг, Германия. "Въпреки това е лесно да си представим, че на други планети те могат да надделеят."
Единственият фактор, без който според биолозите животът, какъвто го познаваме, не може да съществува, е течната вода - мощен разтворител, способен да доставя хранителни вещества до всички части на тялото. Що се отнася до нашата Слънчева система, след експедицията на междупланетната станция Маринър 9 до Марс през 1971 г., ние знаем, че едно време потоци вода течаха по повърхността на червената планета. Може би там също е съществувал живот, поне микроорганизми - и е възможно някои от тях да са оцелели в течна среда под повърхността на планетата.
На относително младата ледена повърхност на Европа, луната на Юпитер, се виждат пукнатини, което показва, че океанът се вълнува под леда. На разстояние около 800 милиона километра от Слънцето водата трябва да замръзне, но в Европа под въздействието на Юпитер и няколко други негови спътника постоянно се появяват приливни явления, поради което се отделя топлина, а водата под ледения слой остава течна. На теория животът може да съществува и там.
През 2005 г. междупланетният космически кораб „Касини“на НАСА откри водни гейзери на повърхността на Енцелад, друга луна на Юпитер; изследване на Касини през април тази година потвърди наличието на подземни водоизточници на тази луна. Учените обаче все още не знаят колко вода се крие от ледената покривка на Енцелад, нито колко дълго водата е в течно състояние, за да служи като люлка на живота. Титан, най-голямата луна на Сатурн, има реки и езера и вали. Но това не е вода, а течни въглеводороди като метан и етан. Може би там има живот, но е много трудно да си представим какъв е той.
Марс много повече прилича на Земята и много по-близо до нея от всички тези далечни спътници. И от всяко ново превозно средство за спускане очакваме новини за откриването на живота там. И сега роувърът на НАСА Curiosity изследва кратера Гейл, където преди милиарди години е имало огромно езеро, условия, при които, съдейки по химичния състав на утайките, са били благоприятни за съществуването на микроби.
Разбира се, пещера в Мексико не е Марс, а езеро в Северна Аляска не е Европа. Но именно търсенето на извънземен живот доведе астробиолога на НАСА Кевин Хенд и членовете на екипа му, включително Джон Лакети, до езерото Сукок в Аляска. И именно заради това Пенелопе Бостън и нейните колеги многократно се изкачват в отровната пещера Куева де Вила Луз в околностите на мексиканския град Тапихулапа.
Астробиологът Кевин Хенд се готви да пусне робот под леда на езерото Сукок в Аляска.
И там, и там учените тестват нови технологии за намиране на живот при условия, които са поне частично подобни на тези, в които космическите сонди могат да попаднат. По-специално, те търсят „следи от живот“- геоложки или химически признаци, които показват неговото присъствие, сега или в миналото.
Вземете например мексиканска пещера. Орбиталите са получили информация, че на Марс има кухини. Ами ако микроорганизмите оцелеят там, след като планетата загуби своята атмосфера и вода на повърхността преди около три милиарда години? Жителите на марсианските пещери ще трябва да намерят източник на енергия, различен от слънчевата светлина, точно като капката слуз, която радва Бостън. Учените наричат тези непривлекателни ивици соплити по аналогия със сталактитите. [На руски този термин може да звучи като „сополив“. - Приблизително преводач.] В пещерата има хиляди от тях, дълги от сантиметър до половин метър, и изглеждат непривлекателни. Всъщност това е биофилм - общност от микроби, които образуват вискозен, вискозен балон.
„Микроорганизмите, които създават соплити, са хемотрофи“, обяснява Бостън. "Те окисляват сероводорода, единственият източник на енергия, който им е на разположение, и отделят тази слуз." Соплитите са само една от местните общности на микроорганизмите. Бостън, изследовател от Ню Мексико минно-технологичния институт и Националния пещерен и карстов изследователски институт, казва: „В пещерата има около дузина такива общности. Всеки има много отличителен външен вид. Всяка е вградена в различна хранителна система. " Една от тези общности е особено интересна: тя не образува капки или мехурчета, а покрива стените на пещерата с шарки от петна и линии, подобни на йероглифи.
Астробиолозите наричат тези модели биоверми, от думата "vermicule" - украшение на къдрици. Оказва се, че подобни шарки „рисуват“не само микроорганизми, живеещи в сводовете на пещерите. „Следи като тези се появяват на най-различни места, където храненето е оскъдно“, казва Кийт Шуберт, инженер и специалист по образни системи от университета Бейлор, който пътува до Куева де Вила Луз, за да постави камери за дългосрочно наблюдение в пещерата. … - Корените на тревата и дърветата също създават биоверми в безводни региони; същото се случва, когато пустинните почви се образуват под въздействието на бактериални съобщества, както и лишеи."
Днес следите от живота, които астробиолозите търсят, са главно газове, като кислород, които отделят живите организми на Земята. Въпреки това, кислородните общности могат да бъдат само една от многото форми на живот. „За мен - казва Пенелопе Бостън - биовермите са интересни, защото въпреки различния си мащаб и характер на проявление, тези модели са много сходни навсякъде.“
Бостън и Шуберт вярват, че появата на биоверми, обусловена от прости правила за развитие и борба за ресурси, може да служи като показател за живота, характерен за цялата Вселена. Нещо повече, биовермите продължават да съществуват дори след смъртта на самите микробни общности. „Ако марсоходът намери нещо подобно в сводовете на марсианска пещера - каза Шуберт, - веднага става ясно върху какво да се съсредоточим.“
Треперещи учени и инженери работят на езерото Сукок с подобна цел. Едната от изследваните зони на езерото се намира до лагер от три малки палатки, които те кръстиха „NASAville“, а другата - с една шатра - се намира на около километър разстояние. Тъй като мехурчетата метан, изпуснати на дъното на езерото, нарушават водата, върху него се образуват полинии и за да стигнете от един лагер до друг с моторни шейни, трябва да поемете по обиколен маршрут - в противен случай няма да паднете дълго през леда.
Именно благодарение на метана през 2009 г. учените за първи път обърнаха внимание на Сукок и други близки езера в Аляска. Този газ се отделя от метанообразуващите бактерии, разграждайки органичните вещества и по този начин служи като един от признаците на живот, който астробиолозите могат да открият. Метанът обаче се отделя, например, по време на вулканични изригвания, образувани естествено в атмосферата на гигантски планети като Юпитер, както и в атмосферата на луната на Сатурн Титан. Ето защо е важно за учените да разграничават метана от биологичните източници от метана от небиологичните източници. Ако предметът на изследването е покрита с лед Европа, като Кевин Хенд, тогава езерото Сукок далеч не е най-лошото място за подготовка.
Ръката, притежател на Националната географска субсидия за млади изследователи, благоприятства Европа над Марс по една причина. „Да предположим - казва той, - че отиваме на Марс и намираме живи организми под повърхността му и те имат ДНК, като на Земята. Това може да означава, че ДНК е универсална молекула на живота и това е много вероятно. Но това също може да означава, че животът на Земята и на Марс има общ произход."
Със сигурност е известно, че скалните фрагменти, избити от повърхността на Марс от удари на астероиди, са достигнали Земята и са паднали под формата на метеорити. Вероятно и фрагменти от земни скали са достигнали Марс. Ако вътре в тези космически скитащи имаше живи микроорганизми, които биха могли да оцелеят в пътуването, те биха родили живот на планетата, където са "кацнали". „Ако се окаже, че животът на Марс се основава на ДНК - казва Хенд, - ще ни бъде трудно да определим дали той е възникнал независимо от Земята“. Тук Европа се намира много по-далеч от нас. Ако там бъде намерен живот, това ще посочи неговия независим произход - дори с ДНК.
Европа несъмнено има условия за живот: много вода и на океанското дъно може да има горещи извори, които да доставят микроелементи. Понякога върху Европа падат комети, които съдържат органични вещества, които също допринасят за развитието на живота. Затова идеята за експедиция до тази луна на Юпитер изглежда много привлекателна.
Под напуканата ледена покривка на Европа, която виждаме на това изображение от космическия кораб „Галилео“, се намира океан, където могат да бъдат намерени всички условия, необходими за живота.
За съжаление изстрелването на космическия кораб, което Националният съвет за научни изследвания на САЩ оценява на 4,7 милиарда долара, беше счетено, макар и научно обосновано, за твърде скъпо. Екип от лабораторията за реактивно задвижване, воден от Робърт Папалардо, се върна към чертежите и разработи нов проект: Europa Clipper ще обиколи Юпитер, а не Европа, което ще използва по-малко гориво и ще спести пари; в същото време тя ще се доближи до Европа 45 пъти, за да могат учените да видят нейната повърхност и да определят химичния състав на атмосферата и косвено - на океана.
Папалардо заяви, че новият проект ще струва по-малко от 2 милиарда долара. "Ако тази идея бъде одобрена," казва той, "бихме могли да стартираме в началото или в средата на 2020-те." Ракетата-носител Atlas V ще помогне да стигне до Европа след шест години и ако се включи новата система за изстрелване, която НАСА разработва в момента, ще отнеме само 2,7 години.
В лабораторията за реактивно задвижване на НАСА учените изследват сонда, подобна на тази, която скоро ще може да проникне в леда на луната на Юпитер Европа.
Вероятно Clipper няма да може да намери живот в Европа, но ще събере данни, за да оправдае следващата експедиция, вече спускащо се превозно средство, което ще вземе проби от лед и ще проучи химическия му състав, както направиха роувърите. Освен това Clipper ще определи най-добрите места за кацане. Следващата стъпка след кацането - изпращане на сонда до Европа за изследване на океана - може да бъде много по-трудна: всичко ще зависи от дебелината на ледената покривка. Учените предлагат и резервен вариант: да изследват езерото, което може да е близо до повърхността на леда. „Когато нашата подводница най-накрая се роди - казва Хенд, - това ще бъде Homo sapiens в сравнение с австралопитеките, които тестваме в Аляска.“
Устройството, което ще бъде тествано на езерото Сукок, пълзи по долната страна на 30-сантиметрова ледена плоча, притискайки се към нея, а сензорите му измерват температурата, нивата на соленост и киселинност и други параметри на водата. Той обаче не търси директно живите организми - това е задачата на учените, работещи от другата страна на езерото. Единият е Джон Приску от университета в Монтана, който миналата година откри живи бактерии в езерото Уилианс, на 800 метра под ледената покривка на Западна Антарктида. Заедно с геобиолога Алисън Мъри от Института за изследване на пустините в Рино, Невада, Приску изчислява какви трябва да бъдат условията на студена вода, за да поддържат живота и кой живее там.
Колкото и полезно да е изследването на екстремофилите за разбиране на природата на живота извън нашата планета, то дава само земни улики за разкриване на извънземни мистерии. Скоро обаче ще имаме други начини да намерим липсващите променливи на уравненията на Дрейк: НАСА е планирала за 2017 г. старта на телескопа - TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite, или спътник за изследване на преминаващи екзопланети, тоест тези, които преминават на фона на диска на своята звезда). TESS не само ще търси планети в близост до най-близките до нас звезди, но и ще идентифицира следи от газове в тяхната атмосфера, което показва наличието на живот. Въпреки че старецът Хъбъл е позволил откриването на облаци на свръхземята - GJ 1214b.
Очарованието от търсенето на следи от живот и екстремофили предполага, че на всички планети молекулите на живите същества съдържат въглерод и водата служи като разтворител. Това е напълно приемливо, тъй като въглеродът и водата са в изобилие в цялата ни галактика. Освен това просто не знаем какви знаци да търсим невъглеродния живот. „Ако продължим да търсим такива помещения, може да не открием нищо“, казва Димитър Саселов. „Трябва да си представите поне някои от възможните алтернативи и да разберете на какво още трябва да обърнете внимание, когато изучавате извънземната атмосфера.“Представете си например вместо въглеродния цикъл, преобладаващ на Земята, цикъла на сярата …
Сред тези полуфантастични проекти идеята, с която астробиологията е започнала преди половин век, е напълно загубена. Франк Дрейк, макар и официално пенсиониран, продължава да търси извънземни сигнали - търсене, което, ако успее, ще засенчи всичко останало. Въпреки факта, че финансирането на SETI почти е спряло, Дрейк е пълен с ентусиазъм за нов проект - да търси светкавици, излъчвани от извънземни цивилизации вместо радиосигнали. „Трябва да изпробваме всички възможности - казва той, - тъй като нямаме представа какво и как всъщност правят извънземните.“
National Geographic юли 2014 г.