Если мы когда-нибудь получим доказательства существования внеземных организмов, почти наверняка это будет не радиосигнал, а какая-нибудь молекула.

В ТЕОРИИ
Населенные территории

Нам известна всего одна форма жизни — углеродная, земная. И когда мы ищем собратьев в далеких мирах, ориентируемся именно на данный образец. Поэтому потенциально обитаемыми считаем планеты, похожие на нашу: близкие по размеру, с твердой поверхностью и стабильной орбитой. Материнская звезда планеты должна быть не слишком активной, подобно Солнцу, а расстояние до нее — умеренным, чтобы вода оставалась жидкой, а не испарялась и не накапливалась вечными льдами. Подходящая область называется зоной обитаемости, в ее пределах у Солнца расположена Земля, а у Проксимы Центавра — Проксима b . Но жизнь может существовать и вне этой зоны. Например, на спутниках планет-гигантов, таких как Юпитер или Сатурн: спутники подогреваются гравитацией массивной планеты. На них есть и жидкая вода, и стабильный приток тепла — два компонента, обязательных для жизни. А дальше начинаются поиски химических «биосигнатур» — более надежных указаний на жизнь.

Марс: метан

Фото №1 - Космос: признаки жизни
Долины Маринера сохранили следы эрозии под действием воды

В разреженной атмосфере Красной планеты метан быстро разрушается под действием ультрафиолета. Если этот газ все-таки обнаруживается здесь, значит, на Марсе есть его источник. На Земле газ производят многочисленные метаногенные бактерии, поэтому начиная с 2004 года, когда метан впервые заметили в атмосфере Марса, эта тема привлекает особое внимание. Ученые дискутируют не только об источнике газа. Споры вызывает сам факт его присутствия на планете: если метан и есть в атмосфере Марса, то его количество крайне мало, на грани чувствительности приборов, и нестабильно. Кроме того, скептики выдвинули несколько гипотез об альтернативных путях появления метана, без участия живых организмов. Например, он может образовываться при реакциях распространенного на Марсе минерала оливина с водой, при высоких давлении и температуре — глубоко в недрах планеты. И все же биологические гипотезы отбрасывать нельзя. Поэтому среди задач будущих марсианских миссий — выяснить, откуда метан попадает в местную атмосферу.

В ТЕОРИИ
Доказательства от противного

Фото №2 - Космос: признаки жизни
Угарный газ (СО) легко окисляется с образованием углекислого газа

Некоторые вещества могут указывать на отсутствие жизни. Например, угарный газ — удобный источник углерода для многих микроорганизмов, который они быстро утилизируют, и в воздухе долго он не задерживается. Поэтому большие количества СО в атмосфере планеты (как, например, на Марсе) наводят на мысль о том, что даже примитивной жизни здесь нет.

Энцелад: вода

Фото №3 - Космос: признаки жизни
В 2004–2017 гг. Энцелад исследовал дальний космический зонд Cassini

Что на Марсе сегодня есть жидкая вода, окончательно еще не доказано. Зато на спутнике Сатурна Энцеладе обнаружили целый океан. Его гладкую поверхность образует толстая кора водяного льда, а колебания при вращении вокруг оси — примерно как у сырого яйца — свидетельствуют, что под ней скрывается масса жидкости. И действительно, еще в 2004 году прибывший в систему Сатурна зонд Cassini заметил настоящие гейзеры, которые периодически бьют в районе южного полюса из трещин во льду. Эти выбросы почти полностью состоят из обычной воды, но также содержат растворенный углекислый газ и небольшие количества простой органики. Согласно моделям ученых, такой «коктейль» может образоваться в сильнощелочной среде с температурой чуть выше нуля и большой концентрацией соли. В аналогичных условиях некоторых водоемов Земли прекрасно себя чувствуют определенные виды микробов и даже членистоногие. Неудивительно, что для поиска жизни на Энцеладе уже готовится несколько космических миссий.

В ТЕОРИИ
Железные улики

Фото №4 - Космос: признаки жизни
Спектр экзопланеты HR 8799 указал на состав ее атмосферы

В списке веществ — потенциальных маркеров жизни, который составили в 2016 году, около 14 тыс. соединений. Однако само по себе ни одно из них не является окончательным доказательством. Присутствие молекул надо рассматривать в контексте геохимии, свойственной небесному телу: одно и то же вещество в разных мирах может иметь различное происхождение. Большее значение имеют их сочетания, которые не могут существовать без деятельности организмов, поддерживающих такой баланс. Например, одновременное присутствие кислорода и метана на планетах земного типа без жизни маловероятно: предоставленные сами себе, эти вещества быстро реагируют с образованием инертного углекислого газа.

Венера: фосфин

Фото №5 - Космос: признаки жизни
Поверхность Венеры слишком горяча для известных нам форм жизни

Впервые фосфин на Венере заметили еще в 2017 году. А наблюдения 2020-го показали, что большая часть этого газа концентрируется на высотах от 53 до 61 км, где условия не так суровы, как у раскаленной поверхности. Для нас фосфин ядовит и пахнет неприятно, но в земной атмосфере содержится в крайне малых количествах. Образование его молекул требует высоких затрат энергии, а окисляются и разрушаются они довольно легко. Подсчитано, что на той же Венере время жизни фосфина составляет чуть больше 15 минут. Получается, запасы этого газа в атмосфере планеты постоянно пополняются. Едва ли не единственный путь появления фосфина на Земле — деятельность микробов. На газовых гигантах Юпитере и Сатурне энергию для его образования обеспечивают экстремально высокие температуры и давление на глубине. Для Венеры этот путь закрыт, и здесь источником фосфина могут быть либо неизвестные геохимические процессы, либо все-таки жизнь. Недаром уже несколько космических держав, включая Россию, объявили о планах дополнительно исследовать венерианскую атмосферу с помощью зондов.

В ТЕОРИИ
Бесполезная органика

Фото №6 - Космос: признаки жизни
Частицы космической пыли могут набирать в поперечнике до 0,1 мкм

В поисках внеземной жизни кажется логичным высматривать органические вещества. Недаром на заре современной химии даже считалось, что они могут синтезироваться исключительно живыми организмами. Как мы знаем сегодня, это не так, а в космическом пространстве присутствуют десятки разных органических молекул. Среди них этанол и формальдегид, простые аминокислоты и даже нуклеотиды, «строительные блоки» ДНК и РНК. Все эти соединения образуются в ходе медленных реакций, протекающих на поверхности космической пыли. Само по себе наличие органики на органическую жизнь еще не указывает.

Земля: кислород

Увидеть тусклые планеты на огромных расстояниях крайне сложно. Чаще всего их обнаруживают по изменению блеска звезды в те периоды, когда планета частично затмевает ее, двигаясь по орбите. Расчеты показывают, что нашу Землю можно рассмотреть этим способом как минимум с девяти известных и потенциально обитаемых планет. Если их населяют разумные наблюдатели, то им наверняка будет интересен мир, столь подходящий для жизни. Состав атмосфер у далеких планет можно установить по их спектру, и кислород послужит важнейшим указателем на обитаемость нашей.

Фото №7 - Космос: признаки жизни

Этот элемент — мощный окислитель, и даже на Земле до сравнительно недавнего времени не присутствовал в чистом виде в сколько-нибудь заметных количествах. Он появился лишь около 2,45 млрд лет назад, когда цианобактерии впервые освоили фотосинтез. Выделенный ими кислород окислил все растворенные в воде вещества, горные породы и лишь затем стал накапливаться в атмосфере, меняя ее состав. Впрочем, теоретически кратковременные скачки содержания молекулярного кислорода в атмосфере могут обеспечиваться и небиологическими механизмами. Поэтому инопланетянам понадобятся и другие биосигнатуры, чтобы убедиться в существовании жизни на Земле.

Фото: SPL / LEGION-MEDIA (X2), ESO / M. JANSON, NASA / JPL-CALTECH / SSI / KEVIN M. GILL, SPL / LEGION-MEDIA (X2), ISTOCK

Материал опубликован в журнале «Вокруг света» № 10, декабрь 2020