Жизнь в пределах Солнечной системы

Вопрос существования внеземных цивилизаций часто вызывает скептическую улыбку. Но тем не менее, астрономы упорно продолжают искать. О том, где и с помощью каких технологий мы найдем жизнь за пределами Земли, в лектории «Прямая речь» рассказал астроном Владимир Сурдин. Публикуем конспект первой части лекции, посвященной поискам внутри Солнечной системы. Об исследованиях на соседних и далеких планетах около других звезд — в лекции «Внеземные цивилизации».

Посмотреть запись лекции «Внеземные цивилизации» можно в видеоархиве «Прямой речи».

Словарик: Экосистема — это саморегулирующееся сообщество живых организмов (растений, животных, микробов), которые живут вместе и взаимодействуют друг с другом и с окружающей их неживой природой (воздух, вода, почва). Панспермия — это научная гипотеза о том, что жизнь на Земле появилась не сама по себе, а была занесена из космоса на астероидах, кометах или космической пыли. Космическая радиация — это потоки невидимых частиц и излучений высокой энергии, летящие из глубин космоса и от Солнца. На Земле от космической радиации защищает атмосфера и магнитное поле, а за пределами нашей планеты это главная угроза для жизни. Радиоастрономия — это изучение космоса с помощью гигантских антенн (радиотелескопов), которые ловят излучаемое космическими объектами электромагнитное излучение в радиодиапазоне от миллиметровых до километровых волн. Радиоастрономия позволяет «видеть» скрытые пылью объекты, изучать реликтовое излучение, пульсары и квазары.

Почему жизнь появилась именно на Земле

Среди всех объектов Солнечной системы скромный шарик Земли оказывается самым интересным. Жидкая вода на поверхности и атмосфера над ней — два почти непременных условия для появления жизни. Жидкая вода служит растворителем для биохимических реакций, а мы сами являемся сложным «мешком» таких реакций. Атмосфера надежно защищает нас от космической радиации. Уникальность Земли проявляется в том, что, в отличие от Венеры, ее полупрозрачная атмосфера позволяет солнечному свету достигать поверхности, обеспечивая жизнь. Таким образом, Земля — единственная планета в Солнечной системе, где условия идеально подходят для знакомых нам форм жизни.

Экстремальные среды как ключ к поиску жизни в космосе

Живые организмы на Земле можно найти в разных условиях, даже самых экстремальных. И хотя жизнь существует даже в Марианской впадине при огромном давлении, ключевым фактором остается температура. Диапазон температур для жидкой воды, необходимой для жизни, довольно узок — от 0 до 100 градусов Цельсия, хотя при высоком давлении жидкая вода может существовать и при 250-300 градусах. В недрах Земли, на глубине до 4 километров, существуют микробы, приспособленные к таким экстремальным условиям. Поиск жизни в этих земных «аналогах» других планет помогает нам понять, где ее можно искать на других планетах, особенно на спутниках газовых гигантов, где условия могут быть схожими.

Подводные вулканы: оазисы на глубине

Еще один тип мест на Земле, представляющий интерес для поиска внеземной жизни, — это подводные вулканы, известные как «черные» и «белые» курильщики. Эти гейзеры из горячей воды извергаются на безжизненном дне океана из трещин в земной коре — и создают уникальные экосистемы. На небольшом пространстве вокруг гейзера буквально кипит жизнь, питающаяся микроэлементами, растворенными в горячей воде. Мы обнаружили признаки подобных «курильщиков» на некоторых спутниках планет-гигантов, что значительно увеличивает вероятность существования там жизни. Наличие источников тепла и питания, а также жидкой воды, делает такие места весьма перспективными для исследований.

Метеориты принесли на Землю жизнь?

Некоторые организмы, такие как тихоходки, способны выживать в условиях космоса, переносить радиацию и отсутствие воды, что делает возможным межпланетное путешествие жизни. Поэтому большой интерес для поиска жизни представляют каменные метеориты — ведь они могут быть допланетным веществом или даже фрагментами других планет. Обнаружение все большего количества метеоритов в Антарктиде, содержащих образования, похожие на окаменевшие микроорганизмы, подталкивает к мысли о том, что живые организмы или их зародыши могут перемещаться через космос и расселяться на других планетах (феномен панспермии). Так, например, знаменитый 1,93-килограммовый марсианский метеорит ALH 84001 был найден в Антарктиде в 1984 году, а в 1996-м ученые заявили об обнаружении в нем окаменелых микроструктур,напоминающих бактерии. Таким образом, можно сказать, что Марс мог иметь жизнь в прошлом, хотя дискуссии об этом продолжаются.

Кто живет на Луне?

При возвращении американских астронавтов с Луны на Землю их помещали в карантин в костюмах химбиозащиты, опасаясь патогенных лунных организмов. Такие меры оказались необоснованными, что, впрочем, не исключает существования жизни в недрах Луны, где нет космической радиации, а радарные исследования обнаружили воду в виде льда. В то же время уже известно, что некоторые земные микробы, например, стафилококк, могут выживать на Луне в течение почти двух лет, что, с одной стороны, подчеркивает их удивительную живучесть, а с другой — что условия для жизни там все-таки есть.

Жизнь на астероидах и кометах

Изучение астероидов и комет показывает, что эти тела, хотя и не содержат активной жизни на поверхности, могут содержать ее следы или условия для ее возникновения. Ученым в 2005 году удалось собрать образцы грунта с астероида Итокава, но они не показали биологической активности, что понятно из-за радиации на поверхности. А вот комета Чурюмова-Герасименко, исследованная аппаратом «Розетта» в 2014-м, оказалась пористым ледяным телом, с обширными пустотами или пещерами внутри. Эти пещеры защищены от радиации и содержат большое количество замороженной воды. Микробы, способные отмораживать воду, могут существовать в таких ледяных телах, делая их потенциальными носителями жизни.

Меркурий: что там под поверхностью?

Меркурий, самая близкая к Солнцу планета, долгое время считался абсолютно непригодным для жизни из-за экстремальных перепадов температур на поверхности. Дневная температура достигает +430, а ночная — до −200 градусов Цельсия. Однако расчеты и радионаблюдения показывают, что под поверхностью, в районе экватора, средняя температура составляет около +67 градусов, что вполне приемлемо для некоторых микроорганизмов. С помощью радиолокационных методов на полюсах Меркурия под грунтом была обнаружена вода. Более того, на дне некоторых метеоритных кратеров замечены черные пятна, которые геологи интерпретируют как углеводороды, возможно, являющиеся продуктом жизнедеятельности микроорганизмов. Эти находки намекают на то, что Меркурий, вопреки прежним представлениям, может скрывать жизнь под своей поверхностью.

Венера: признаки жизни в атмосфере

Венера, с ее плотной атмосферой и экстремальными условиями на поверхности (давление в 100 атмосфер, температура в +460 градусов Цельсия), долгое время считалась безжизненной. Советские зонды, работавшие на поверхности всего несколько часов в 70-80-х годах, передали первые фотографии, но никто не ожидал там жизни. Однако Леонид Ксанфомалити, известный российский астрофизик (1932–2019), анализируя старые фотографии, заметил изменения в одних и тех же местах, что могло быть признаками жизни.

Недавние открытия радиоастрономов изменили взгляд на Венеру: в верхних слоях ее атмосферы были обнаружены глицин (аминокислота) и фосфин. Фосфин, являющийся продуктом жизнедеятельности микроорганизмов на Земле (например, в болотах), стал мощным биомаркером. Это открытие стимулировало новый интерес к Венере, и многие космические агентства готовят миссии для дальнейших исследований ее атмосферы, чтобы выяснить источник этих молекул.

Подледные океаны на спутниках Юпитера и Сатурна

Спутник Юпитера Европа покрыта ледяной корой, а подо льдом находится водный океан, соленый и с температурой около 0 градусов. Там есть все условия для существования, например, «черных курильщиков», которые могут обеспечивать тепло и питание для каких-то живых существ. Сегодня два космических аппарата летят к Европе, чтобы изучить состав воды, выбрасываемой из трещин на ее поверхности, в поисках органических молекул.

Энцелад, спутник Сатурна, также имеет подледный океан и активные водные гейзеры на Южном полюсе. Аппарат «Кассини» уже проанализировал состав этой воды: в ней обнаружены минеральные элементы, что делает ее похожей на морскую воду Земли. Следующие миссии с биологическими сенсорами отправятся к Энцеладу, чтобы непосредственно искать микробы в этих гейзерах, которые выносят образцы воды на поверхность.

Метановые реки на Титане

Титан, самый большой спутник Сатурна, имеет плотную атмосферу, состоящую в основном из азота — подобно земной. На Титане обнаружены метановые реки, озера и даже моря: температура на поверхности составляет примерно −180 градусов Цельсия, а при таком холоде метан находится в жидком состоянии и играет роль воды. Биологи утверждают, что жидкий метан служить растворителем для биохимических реакций. Это позволяет надеяться на обнаружение первых шагов жизни. К Титану готовится миссия с квадрокоптером, который сможет летать в плотной атмосфере и исследовать метановые озера, а затем превращаться в плавающую станцию.

Есть ли жизнь на Марсе?

Посадочные аппараты «Викинг» не нашли жизнь на поверхности Марса, но это объясняется радиацией, проникающей сквозь тонкую атмосферу. Но на Марсе, на его полюсах, можно видеть ледники. И раз уж и у нас глубоко под землей, без доступа к свету и органике, есть какая-то жизнь, то это перенаправило поиски с марсианской поверхности — под нее. В атмосфере Марса в 2009 году был обнаружен метан, который быстро разрушается солнечным ультрафиолетом. А это намекает, что метан в атмосфере постоянно пополняется — возможно, микроорганизмами под поверхностью. Нынешние марсоходы пока не умеют копать глубоко, но марсианские вертолеты, подобные «Индженьюити», способны исследовать пещеры, которые могут быть на планете убежищами для жизни.