Ошибка Коперника. Загадка жизни во Вселенной - Шарф Калеб - Страница 62

• Предыдущая
• 62/65
• Следующая

Например, появление науки об экзопланетах породило новую исследовательскую стратегию поисков жизни. Эта стратегия ищет не структурированные сигналы и не феномены искусственного происхождения, а скорее признаки тех самых взаимосвязанных биогеохимических механизмов, которые имели место у нас на Земле в последние 4 миллиарда лет. Жизнь изменяет химию окружающей среды, нарушает ее равновесие. Например, стоит взглянуть на Землю издалека при помощи нужных инструментов – и заметишь присутствие в атмосфере и кислорода, и метана. Это необычная комбинация. Кислород легко вступает в химические реакции, со временем он должен прореагировать с минералами на поверхности каменистой планеты, поэтому в атмосфере его станет меньше. Еще лучше кислород взаимодействует с метаном – получается углекислый газ и вода. Если в атмосфере удастся зарегистрировать оба газа, это подскажет, что есть что-то такое, что постоянно пополняет их запасы, а один из лучших источников обоих веществ – это сама жизнь. Есть и другие молекулы, которые подобным же образом показывают, что на планете есть жизнь, и их можно обнаружить при изучении спектра света, который поглощается или испускается теми или иными составляющими среды на этой планете. Например, некоторые газы – закись азота или соединения серы – могут участвовать в метаболических процессах в масштабах планеты. Есть и другие физические явления, которые свидетельствуют о некоторых интересных вещах, происходящих на локальном уровне на землеподобной планете. Отблеск океанской глади, количество и текстура облаков из водяного пара, даже красноречивые цвета фотосинтетических пигментов – все это явные свидетельства того, что происходит на поверхности планеты. Возьмем, к примеру, растения на суше. Хлорофилл в их листьях (содержащийся в хлоропластах, которые, вероятно, когда-то были эндосимбиотическими сине-зелеными водорослями) поглощает многие частоты видимого света, однако отражает зеленые длины волн, поэтому растения кажутся глазу зелеными. Однако растения еще и сильно отражают и передают свет, близкий к инфракрасному, отчего инфракрасное излучение отражается от него в целых десять раз лучше, чем видимый свет[223]. На это мы опираемся, когда изучаем Землю со спутников и измеряем, сколько у нас растительности и сколько ее мы теряем. Похоже, что этот оптический трюк растения проделывают, задействуя как клеточные структуры, так и фотосинтетические пигменты. Может быть, перед нами феномен, характерный исключительно для Земли, однако не исключено, что это свойственно любой биосфере, которая питается излучением звезды.

Подобные явления позволяют надеяться, что по мере того как мы научимся все лучше и лучше улавливать свет от далеких планет и вычленять составляющие их атмосфер, опираясь на фоновый свет звезды, нам удастся замечать и эти признаки существования жизни. Изобильная жизнь оставляет грязные отпечатки пальцев. Найти их трудно по той же причине, по которой трудно обнаружить сами планеты: звезды светят ярко, а планеты тускло.

Тем не менее астрономические технологии в ближайшем будущем предоставят нам возможность рассмотреть хотя бы несколько планетных систем, которые находятся относительно недалеко от нас, и наши телескопы смогут собрать от них достаточно света. А это подводит нас к следующему вопросу на шестьдесят четыре квадрильона долларов – к вопросу, который я задал в самом начале этой долгой истории. Когда мы узнаем, какова на самом деле склонность Вселенной к абиогенезу, когда измерим, насколько изобильна в ней жизнь, станет ли это лакмусовой бумажкой, новым подходом к глубочайшим, фундаментальным законам физики и к естественным постоянным – а следовательно, к оценке значения жизни? Обратите внимание, что это более тонкий метод, чем антропный подход или принцип тонкой настройки, согласно которому для того, чтобы появилась жизнь, подобная нашей, космос должен просто отвечать определенным критериям. При таких формулировках ответ, собственно, сводится к паре противоположностей: или жизнь есть, или ее нет. Не исключено, что на самом деле ответ состоит скорее в некоем «показателе надежности», как говорят инженеры, в скользящей шкале, мере плодовитости мироздания.

Вероятно, эта плодовитость станет недостающим звеном между физикой и биологией, однако мы пока плохо понимаем, что такое жизнь как таковая, и поэтому не знаем, какие именно критерии обеспечивают богатство жизни во Вселенной. Однако, возможно, есть способ это выяснить. Отчасти задача состоит в том, чтобы отделить наши местные обстоятельства от глубинных параметров, которые правят Вселенной. Например, на то, будет жизнь распространенной или нет, очевидно, влияет такое простое обстоятельство, как возраст Вселенной. Ясно, что жизнь в том виде, в какой мы ее знаем, не могла появиться до того, как первые звезды выработали первые тяжелые элементы. Более того, наверняка потребовалось несколько поколений звезд, прежде чем тяжелых элементов набралось достаточно, чтобы сформировать каменистые планеты. Можно также представить себе, что в далеком будущем тусклых изолированных галактик, состоящих из звезд с небольшой массой, условия будут не такими подходящими для зарождения жизни. Геофизические процессы на стареющих каменистых планетах будут затихать, и химические реакции на поверхности замедлятся.

Наверняка есть и другие качества, которые позволяют рассчитать вероятность зарождения жизни в зависимости от возраста Вселенной. Это очень похоже на параметры тонкой настройки в антропной картине мира – такими качествами могут стать, например, сила гравитации, шансы на формирование атомов и молекул и глубинные физические законы, которые определяют эти качества. Подобные факторы в конечном итоге позволяют определить темпы формирования звезд и планет и их дальнейшую эволюцию, а также точные характеристики сред, благоприятных для биохимических реакций. В конечном итоге эти черты должны быть тесно связаны и с происхождением жизни, и с ее дальнейшим развитием и процветанием. Если бы мы могли написать рецепт подобных условий, у нас, пожалуй, был бы ответ. В результате мы бы выяснили, какие космические параметры определяют изобилие жизни в каждый момент истории Вселенной. Но существует ли точный рецепт как таковой?

Я уже предполагал вслед за многими учеными, что жизнь зарождается скорее в переломных обстоятельствах, она возникает в результате сложного и в принципе не подлежащего точным расчетам танца нелинейных взаимодействий, основанных на простых законах, и все это соответствует принципу космического хаоса. Эти простые законы – физическая основа мироздания: я говорю и о молекулярных связях, и о глубинных симметриях субатомных частиц, и о физических измерениях нашей реальности. Однако даже оценить их соотношение в рецепте практически невозможно. Дело в том, что сложные взаимодействия этих относительно простых законов сами по себе представляют собой нелинейную функцию этих же законов! Иначе говоря, то, как влияет каждое из этих качеств по отдельности, скорее всего, невозможно расшифровать – это все равно что пытаться вывести законы термодинамики исключительно из наблюдений над погодой и климатом на Земле. Имманентно присущая системе чувствительность к первоначальным условиям способна затемнять причины и эффекты, которые приводят к конечному результату.

Наверное, вы догадываетесь, к чему я веду. Формулировка проблемы нам что-то очень напоминает – и не что-нибудь, а теорию хаоса. Это похоже на те трудности, с которыми мы сталкивались, когда пытались разобраться в динамике планетных орбит и в том, стабильна или нет в долгосрочной перспективе Солнечная система. Должно быть, вы помните, что планетные системы также управляются простыми законами, однако сложные нелинейные взаимодействия приводят к обширному диапазону возможных вариантов прошлого и будущего, к целому пучку путей и траекторий. Чтобы понять, что будет, если слегка изменить законы, придется проследить бесчисленное множество маршрутов, каждый из которых будет разветвляться на перепутьях, где происходили ничтожные на первый взгляд события, и разбегаться в разные стороны к непредсказуемым исходам.

• Предыдущая
• 62/65
• Следующая