Экология познания. Наука и техника: . Когда вы принимаете во внимание, что в Млечном Пути может быть 400 миллиардов звезд, а во Вселенной - около двух триллионов галактик, разумная жизнь кажется вполне распространенным явлением.
Возможно, за всю историю Вселенной не существовало другого разумного, технологически развитого вида существ, кроме людей. Когда вы принимаете во внимание, что в Млечном Пути может быть 400 миллиардов звезд, каждая с тремя потенциально обитаемыми мирами, а во Вселенной - около двух триллионов галактик, разумная жизнь кажется вполне распространенным явлением.
Но интуиция вполне может нас подводить, потому что наши предположения зачастую ненаучны. Величина неизвестных, которые могут быть спрятаны в абиогенезе, эволюции, долгосрочной адаптации и других факторах, не дает нам составить точное уравнение жизни. Существует астрономическое число возможностей развития разумной, технологически развитой жизни, но огромные неопределенности делает вполне возможным вариант того, что люди - единственные космические обитатели.
В 1961 году ученый Фрэнк Дрейк представил первое уравнение, предсказывающее, сколько во Вселенной может быть покоряющих космос цивилизаций. Он опирался на серию неизвестных величин, которые мог оценить приблизительно, и в конечном итоге назвал приблизительное число технологически развитых цивилизаций, которые существовали в прошлом и в настоящем, в нашей галактике и в наблюдаемой Вселенной. Прошло 55 лет, и сегодня некоторые из этих величин позволяют нам сделать более точные прогнозы.
Во-первых, сильно улучшилось наше понимание размера и масштаба Вселенной. Теперь мы знаем, благодаря наблюдениям космических и наземных обсерваторий, охватывающих весь спектр электромагнитных длин волн, насколько велика Вселенная и сколько в ней галактик. Мы стали лучше понимать, как образуются и функционируют звезды, и чем глубже мы вглядываемся в космическую бездну, тем точнее оцениваем число звезд во Вселенной. Звезд во Вселенной было много - порядка 10 24 - и, исходя из этого числа, можно оценивать шансы на появление жизни за 13,8 миллиарда лет.
Мы привыкли удивляться тому, сколько звезд имеют планеты под боком, при этом твердые и с вполне интересной атмосферой, похожей на нашу, и насколько много таких планет находятся на подходящем расстоянии от своей звезды, чтобы на поверхности была жидкая вода. Долгое время мы удивлялись только этому. Но благодаря космическому телескопу «Кеплер», мы узнали много нового:
- 80-100% звезд обладают планетарной системой или планетами;
- 20-25% из этих систем обладают планетой в «обитаемой зоне», в которой вода будет оставаться в жидком состоянии на поверхности;
- 10-20% этих планет похожи на Землю в размерах и массе;
Таким образом, во Вселенной будет около 10 22 потенциально обитаемых планет земного типа с подходящими условиями.
Более того, практически все эти планеты будут обогащены тяжелыми элементами и ингредиентами, необходимыми для жизни. Глядя на межзвездную среду, на облака молекулярного газа, на центры далеких галактик, мы видим все элементы периодической таблицы - углерод, азот, кислород, кремний, серу, фосфор, медь, железо и многое другое.
Заглядывая в метеоры и астероиды в нашей собственной Солнечной системе, мы находим не только эти элементы, но и их органические образования - сахара, бензольные кольца и даже аминокислоты. Другими словами, во Вселенной должно быть не просто 10 22 потенциально обитаемых планет, а 10 22 планет с необходимыми для жизни элементами.
Но на этом наш оптимизм заканчивается. Если, конечно, мы будем честными и скрупулезными. Потому что для того, чтобы появилась развитая цивилизация, должно произойти три монументальных события:
- Абиогенез - когда сырье, связанное с органическими процессами, внезапно превращается в «жизнь».
- Жизнь должна просуществовать и пережить миллиарды лет на планете, чтобы обзавестись такими свойствами, как сложность, многоклеточность, дифференциация и «разум».
- Наконец, разумная жизнь должна стать технологической цивилизацией, чтобы либо объявить о своем присутствии во Вселенной, либо выйти за пределы собственного дома и исследовать Вселенную, либо услышать и обнаружить другие формы интеллекта во Вселенной.
Когда Карл Саган представил «Космос» в 1980 году, он заявил, что разумно было бы дать каждому из этих трех шагов по 10% шанса на успех. Если бы это было правильно, в галактике Млечный Путь существовало бы более 10 миллионов разумных инопланетных цивилизаций.
Есть те, кто утверждает, что суммарно эти три шага имеют вероятность случиться меньше, чем в 10 -22 . Но это само по себе нелепое утверждение, ни на чем не основанное. Абиогенез может быть распространенным явлением; он мог много раз происходить на Земле, на Марсе, Титане, Европе, Венере, Энцеладе или даже за пределами нашей Солнечной системы. Но это может быть такой редкий процесс, что даже если бы мы создали сто клонов молодой Земли - или тысячу, или миллион, или больше - наш мир мог бы стать единственной планетой, на которой появилась жизнь.
И даже если жизнь действительно появится, насколько высока вероятность, что она выживет и будет процветать миллиарды лет?
Будет ли сценарий катастрофического потепления, как на Венере, нормой?
Или сценарий катастрофического замораживания и атмосферных потерь, как на Марсе?
Или жизнь в конечном итоге отравит себя сама своим существованием, как это было на Земле два миллиарда лет назад?
И даже если жизнь выживет в течение миллиардов лет, с какой частотой будут происходить кембрийские взрывы, когда огромные, многоклеточные, макроскопические растения, животные и грибы стали доминировать на планете?
Это может быть относительно распространенным или же редким сценарием, происходящим или в 10% случаев, или вообще практически не происходящим.
И даже если допустить все это, насколько высока вероятность появления технологически развитого, использующего инструменты и запускающего ракеты вида вроде человека?
Сложные рептилии, птицы и млекопитающие, которых можно считать умными по многим показателям, существуют в течение десятков и сотен миллионов лет, но современные люди появились меньше миллиона лет назад, а «технологически развитыми» стали в прошлом столетии. Будет ли 10%-й шанс, что, преодолев предыдущие этапы развития, вы станете космической цивилизацией? В это трудно поверить. И мы не знаем, по правде говоря.
Мы знаем, что разумная жизнь во Вселенной должна появляться довольно часто (10 22). И знаем, что есть небольшой шанс стать покоряющей космос цивилизацией. Но мы не знаем, каков этот шанс - 10 -3 , 10 -20 или 10 -50 . Нам нужны данные. И никакие предположения или заявления их не заменят. Нам нужно найти жизнь, чтобы узнать наверняка о ее существовании. Все остальное - не что иное, как обычные домыслы. опубликовано Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта .
В 2005 году Хизер Смит из Международного космического университета в Страсбурге и Крис Маккей из Исследовательского центра Эймса в NASA подготовили документ, рассматривающий возможность существования жизни на базе метана, так называемых метаногенов. Такие формы жизни могли бы потреблять водород, ацетилен и этан, выдыхая метан вместо углекислого газа.
Это могло бы сделать возможными зоны обитаемости жизни в холодных мирах вроде луны Сатурна Титан. Подобно Земле, атмосфера Титана представлена по большей части азотом, но смешанным с метаном. Титан также единственное место в нашей Солнечной системе, кроме Земли, где присутствуют большие жидкие водоемы - озера и реки из этано-метановой смеси. (Подземные водоемы также присутствуют на Титане, его сестринской луне Энцелад, а также на спутнике Юпитера Европе). Жидкость считается необходимой для молекулярных взаимодействий органической жизни и, конечно, основное внимание будет сосредоточено на воде, но этан и метан также позволяют таким взаимодействиям осуществляться.
Миссия NASA и ESA «Кассини-Гюйгенс» в 2004 году наблюдала грязный мир с температурой -179 градусов по Цельсию, где вода была твердой как камень, а метан плыл по речным долинам и бассейнам в полярные озера. В 2015 году команда инженеров-химиков и астрономов Корнелльского университета разработала теоретическую клеточную мембрану из небольших органических соединений азота, которые могли бы функционировать в жидком метане Титана. Они назвали свою теоретическую клетку «азотосомой», что в буквальном переводе означает «азотное тело», и она обладала такой же стабильностью и гибкостью, что и земная липосома. Самым интересным молекулярным соединением была акрилонитриловая азотосома. Акрилонитрил, бесцветная и ядовитая органическая молекула, используется для акриловых красок, резины и термопластмассы на Земле; также его нашли в атмосфере Титана.
Последствия этих экспериментов для поисков внеземной жизни сложно переоценить. Жизнь не только потенциально могла развиться на Титане, но ее еще и можно обнаружить по водородным, ацетиленовым и этановым следам на поверхности. Планеты и луны, в атмосферах которых преобладает метан, могут быть не только вокруг подобных Солнцу звезд, но и вокруг красных карликов в более широкой « ». Если NASA запустит Titan Mare Explorer в 2016 году, уже в 2023 году мы получим подробную информацию о возможной жизни на азоте.
Жизнь на основе кремния
Жизнь на основе кремния - это, пожалуй, самая распространенная форма альтернативной биохимии, любимой популярной наукой и фантастикой - вспомните хорта из «Звездного пути». Эта идея далеко не нова, ее корни уходят еще в 1894 году: «Какое фантастическое воображение могло бы разыграться из такого предположения: представим кремниево-алюминиевые организмы - или, может, сразу кремниево-алюминиевых людей? - которые путешествуют через атмосферу из газообразной серы, положим так, по морям из жидкого железа температурой в несколько тысяч градусов или вроде того, чуть выше температуры доменной печи».
Кремний остается популярным именно потому, что очень похож на углерод и может образовывать четыре связи, подобно углероду, что открывает возможность создания биохимической системы полностью зависимой от кремния. Это самый распространенный элемент в земной коре, если не считать кислород. На Земле есть водоросли, которые включают кремний в свой процесс роста. Кремний играет вторую после углерода роль, поскольку тот может образовывать более стабильные и разнообразные комплексные структуры, необходимые для жизни. Углеродные молекулы включают кислород и азот, которые образуют невероятно крепкие связи. Сложные молекулы на основе кремния, к сожалению, имеют тенденцию распадаться. Кроме того, углерод чрезвычайно распространен во Вселенной и существует миллиарды лет.
Едва ли жизнь на основе кремния появится в окружении, подобном земному, поскольку большая часть свободного кремния будет заперта в вулканических и магматических породах из силикатных материалов. Предполагают, что в высокотемпературном окружении все может быть по-другому, но никаких доказательств пока не нашли. Экстремальный мир вроде Титана мог бы поддерживать жизнь на основе кремния, возможно, вкупе с метаногенами, так как молекулы кремния вроде силанов и полисиланов могут имитировать органическую химию Земли. Тем не менее на поверхности Титана преобладает углерод, тогда как большая часть кремния находится глубоко под поверхностью.
Астрохимик NASA Макс Бернштейн предположил, что жизнь на основе кремния могла бы существовать на очень горячей планете, с атмосферой богатой водородом и бедной кислородом, позволяя случиться комплексной силановой химии с обратными кремниевыми связями с селеном или теллуром, но такое, по мнению Бернштейна, маловероятно. На Земле такие организмы размножались бы очень медленно, а наши биохимии никак бы не мешали друг другу. Они, впрочем, могли бы медленно поедать наши города, но «к ним можно было бы применить отбойный молоток».
Другие биохимические варианты
В принципе, было довольно много предложений касательно жизненных систем, основанных на чем-то другом, помимо углерода. Подобно углероду и кремнию, бор тоже имеет тенденцию образовывать прочные ковалентные молекулярные соединения, образуя разные структурные варианты гидрида, в которых атомы бора связаны водородными мостиками. Как и углерод, бор может связываться с азотом, образуя соединения, по химическим и физическим свойства подобным алканам, простейшим органическим соединения. Основная проблема с жизнью на основе бора связана с тем, что это довольно редкий элемент. Жизнь на основе бора будет наиболее целесообразна в среде, температура которой достаточно низка для жидкого аммиака, тогда химические реакции будут протекать более контролируемо.
Другая возможная форма жизни, которая привлекла определенное внимание, это жизнь на основе мышьяка. Вся жизнь на Земле состоит из углерода, водорода, кислорода, фосфора и серы, но в 2010 году NASA объявило, что нашло бактерию GFAJ-1, которая могла включать мышьяк вместо фосфора в клеточную структуру без всяких последствий для себя. GFAJ-1 живет в богатых мышьяков водах озера Моно в Калифорнии. Мышьяк ядовит для любого живого существа на планете, кроме нескольких микроорганизмов, которые нормально его переносят или дышат им. GFAJ-1 стала первым случаем включения организмом этого элемента в качестве биологического строительного блока. Независимые эксперты немного разбавили это заявление, когда не нашли никаких свидетельств включения мышьяка в ДНК или хотя бы каких-нибудь арсенатов. Тем не менее разгорелся интерес к возможной биохимии на основе мышьяка.
В качестве возможной альтернативы воде для строительства форм жизни выдвигался и аммиак. Ученые предположили существование биохимии на основе азотно-водородных соединений, которые используют аммиак в качестве растворителя; он мог бы использоваться для создания протеинов, нуклеиновых кислот и полипептидов. Любые формы жизни на основе аммиака должны существовать при низких температурах, при которых аммиак принимает жидкую форму. Твердый аммиак плотнее жидкого аммиака, поэтому нет никакого способа остановить его замерзание при похолодании. Для одноклеточных организмов это не составило бы проблемы, но вызвало бы хаос для многоклеточных. Тем не менее существует возможность существования одноклеточных аммиачных организмов на холодных планетах Солнечной системы, а также на газовых гигантах вроде Юпитера.
Сера, как полагают, послужила основой для начала метаболизма на Земле, и известные организмы, в метаболизм которых включена сера вместо кислорода, существуют в экстремальных условиях на Земле. Возможно, в другом мире формы жизни на основе серы могли бы получить эволюционное преимущество. Некоторые считают, что азот и фосфор могли бы также занять место углерода при довольно специфических условиях.
Меметическая жизнь
Ричард Докинз считает, что основной принцип жизни звучит так: «Вся жизнь развивается, благодаря механизмам выживания воспроизводящихся существ». Жизнь должна быть способна воспроизводиться (с некоторыми допущениями) и пребывать в среде, где будут возможны естественный отбор и эволюция. В своей книге «Эгоистичный ген» Докинз отметил, что понятия и идеи вырабатываются в мозгу и распространяются среди людей в процессе общения. Во многом это напоминает поведение и адаптацию генов, поэтому он называет их «мемами». Некоторые сравнивают песни, шутки и ритуалы человеческого общества с первыми стадиями органической жизни - свободными радикалами, плавающими в древних морях Земли. Творения разума воспроизводятся, эволюционируют и борются за выживание в царстве идей.
Подобные мемы существовали до человечества, в социальных призывах птиц и усвоенном поведении приматов. Когда человечество стало способно абстрактно мыслить, мемы получили дальнейшее развитие, управляя племенными отношениями и формируя основу для первых традиций, культуры и религии. Изобретение письма еще больше подтолкнуло развитие мемов, поскольку они смогли распространяться в пространстве и времени, передавая меметичную информацию подобно тому, как гены передают биологическую. Для некоторых это чистая аналогия, но другие считают, что мемы представляют уникальную, хотя немного рудиментарную и ограниченную форму жизни.
Жизнь на Земле основана на двух переносящих информацию молекулах, ДНК и РНК, и долгое время ученые размышляли, можно ли создать другие похожие молекулы. Хотя любой полимер может хранить информацию, РНК и ДНК отображают наследственность, кодирование и передачу генетической информации и способны адаптироваться с течением времени в процессе эволюции. ДНК и РНК — это цепи молекул-нуклеотидов, состоящих из трех химических компонентов - фосфата, пятиуглеродной сахарной группы (дезоксирибоза в ДНК или рибоза в РНК) и одного из пяти стандартных оснований (аденин, гуанин, цитозин, тимин или урацил).
В 2012 году группа ученых из Англии, Бельгии и Дании первой в мире разработала ксенонуклеиновую кислоту (КНК, XNA), синтетические нуклеотиды, функционально и структурно напоминающие ДНК и РНК. Они были разработаны путем замены сахарных групп дезоксирибозы и рибозы различными субститутами. Такие молекулы делали и раньше, но впервые в истории они были способны воспроизводиться и эволюционировать. В ДНК и РНК репликация происходит с помощью молекул полимеразы, которые могут читать, транскибировать и обратно транскрибировать нормальные последовательности нуклеиновых кислот. Группа разработала синтетические полимеразы, которые создали шесть новых генетических систем: HNA, CeNA, LNA, ANA, FANA и TNA.
Одна из новых генетических систем, HNA, или гекситонуклеиновая кислота, была достаточно надежной, чтобы хранить нужное количество генетической информации, которая может послужить в качестве основы для биологических систем. Другая, треозонуклеиновая кислота, или TNA, оказалась потенциальным кандидатом на таинственную первичную биохимию, царившую на рассвете жизни.
Есть масса потенциальных применений этих достижений. Дальнейшие исследования могут помочь в разработке лучших моделей появления жизни на Земле и будут иметь последствия для биологических измышлений. XNA может получить терапевтическое применение, ведь можно создать нуклеиновые кислоты для лечения и связи с конкретными молекулярными целями, которые не будут портиться так быстро, как ДНК или РНК. Они даже могут лечь в основу молекулярных машин или вообще искусственной формы жизни.
Но прежде чем это станет возможно, должны быть разработаны другие энзимы, совместимые с одной из XNA. Некоторые из них уже разработали в Великобритании в конце 2014 года. Есть также возможность, что XNA может причинять вред РНК/ДНК-организмам, поэтому безопасность должна быть на первом месте.
Хромодинамика, слабое ядерное взаимодействие и гравитационная жизнь
В 1979 году ученый и нанотехнолог Роберт Фрейтас-младший предположил возможную небиологическую жизнь. Он заявил, что возможный метаболизм живых систем основан на четырех фундаментальных силах - электромагнетизме, сильном ядерном взаимодействии (или квантовой хромодинамике), слабом ядерном взаимодействии и гравитации. Электромагнитная жизнь - это стандартная биологическая жизнь, которую мы имеем на Земле.
Хромодинамическая жизнь могла бы быть основана на сильном ядерном взаимодействии, которое считается сильнейшим из фундаментальных сил, но только на чрезвычайно коротких расстояниях. Фрейтас предположил, что такая среда может быть возможна на нейтронной звезде, тяжелом вращающемся объекте 10-20 километров в диаметре с массой звезды. С невероятной плотностью, мощнейшим магнитным полем и гравитацией в 100 миллиардов раз сильнее, чем на Земле, у такой звезды было бы ядро с 3-километровой коркой кристаллического железа. Под ней было бы море с невероятно горячими нейтронами, различными ядерными частицами, протонами и ядрами атомов и возможные богатые нейтронами «макроядра». Эти макроядра в теории могли бы сформировать крупные сверхъядра, аналогичные органическим молекулам, нейтроны выступали бы эквивалентом воды в причудливой псевдобиологической системе.
Фрейтас видел формы жизни на базе слабого ядерного взаимодействия как маловероятные, поскольку слабые силы действуют лишь в субъядерном диапазоне и не особенно сильны. Как часто показывает бета-радиоактивный распад и свободный распад нейтронов, формы жизни слабого взаимодействия могли бы существовать при тщательном контроле слабых взаимодействий в своей среде. Фрейтас представил существ, состоящих из атомов с избыточными нейтронами, которые становятся радиоактивными, когда умирают. Он также предположил, что есть регионы Вселенной, где слабая ядерная сила сильнее, а, значит, шансы на появление такой жизни выше.
Гравитационные существа тоже могут существовать, поскольку гравитация является самой распространенной и эффективной фундаментальной силой во Вселенной. Такие существа могли бы получать энергию из самой гравитации, получая неограниченное питание из столкновений черных дыр, галактик, других небесных объектов; существа поменьше - из вращения планет; самые маленькие - из энергии водопадов, ветра, приливов и океанических течений, возможно, землетрясений.
Формы жизни из пыли и плазмы
Органическая жизнь на Земле основана на молекулах с соединениями углерода, и мы уже выяснили возможные соединения для альтернативных форм. Но в 2007 году международная группа ученых во главе с В. Н. Цытовичем из Института общей физики Российской академии наук документально подтвердила, что при нужных условиях частицы неорганической пыли могут собираться в спиральные структуры, которые затем будут взаимодействовать друг с другом в манере, присущей для органической химии. Это поведение также рождается в состоянии плазмы, четвертом состоянии вещества после твердого, жидкого и газообразного, когда электроны отрываются от атомов, оставляя массу заряженных частиц.
Группа Цытовича обнаружила, что когда электронные заряды отделяются и плазма поляризуется, частицы в плазме самоорганизуются в форму спиральных структур вроде штопора, электрически заряженных, и притягиваются друг к другу. Они также могут делиться, образуя копии оригинальных структур, подобно ДНК, и индуцировать заряды в своих соседях. По мнению Цытовича, «эти сложные, самоорганизующиеся плазменные структуры отвечают всем необходимым требованиям, чтобы считать их кандидатами в неорганическую живую материю. Они автономны, они воспроизводятся и они эволюционируют».
Некоторые скептики считают, что такие заявления являются больше попыткой привлечь внимание, нежели серьезными научными заявлениями. Хотя спиральные структуры в плазме могут напоминать ДНК, сходство в форме необязательно предполагает сходство в функциях. Более того, тот факт, что спирали воспроизводятся, не означает потенциал жизни; облака тоже так делают. Что еще больше удручает, большая часть исследований была проведена на компьютерных моделях.
Один из участников эксперимента также собщил, что хотя результаты действительно напоминали жизнь, в конце концов, они были «просто особой формой плазменного кристалла». И все же, если неорганические частицы в плазме могут перерасти в самовоспроизводящиеся, развивающиеся формы жизни, они могут быть наиболее распространенной формой жизни во Вселенной, благодаря вездесущей плазме и межзвездным облакам пыли по всему космосу.
Неорганические химические клетки
Профессор Ли Кронин, химик Колледжа науки и инженерии при Университете Глазго, мечтает создать живые клетки из металла. Он использует полиоксометаллаты, ряд атомов металла, связанных с кислородом и фосфором, чтобы создать похожие на клетки пузырьки, которые он называет «неорганическими химическими клетками», или iCHELLs (этот акроним можно перевести как «неохлетки»).
Группа Кронина начала с создания солей из отрицательно заряженных ионов крупных оксидов металла, связанных с небольшим положительно заряженным ионом вроде водорода или натрия. Раствор из этих солей затем впрыскивается в другой солевой раствор, полный больших положительно заряженных органических ионов, связанных с небольшими отрицательно заряженными. Две соли встречаются и обмениваются частями, так что крупные оксиды металла становятся партнерами с крупными органическими ионами, образуя что-то вроде пузыря, который непроницаем для воды. Изменяя костяк оксида металла, можно добиться того, что пузыри приобретут свойства биологических клеточных мембран, которые выборочно пропускают и выпускают химические вещества из клетки, что потенциально может позволить протеканию того же типа контролируемых химических реакций, который происходит в живых клетках.
Группа ученых также сделала пузыри в пузырях, имитируя внутренние структуры биологических клеток, и добилась прогресса в создании искусственной формы фотосинтеза, которая потенциально может быть использована для создания искусственных клеток растений. Другие синтетические биологи отмечают, что такие клетки могут никогда не стать живыми, пока не получат систему репликации и эволюции вроде ДНК. Кронин не теряет надежду на то, что дальнейшее развитие принесет свои плоды. Среди возможных применений этой технологии есть также разработка материалов для солнечных топливных устройств и, конечно, медицина.
По словам Кронина, «основная цель - это создать комплексные химические клетки с живыми свойствами, которые могут помочь нам понять развитие жизни и пойти этим же путем, чтобы привнести новые технологии на основе эволюции в материальный мир - своего рода неорганические живые технологии».
Зонды фон Неймана
Искусственная жизнь на основе машин - это довольно распространенная идея, чуть ли не банальная, поэтому давайте просто рассмотрим зонды фон Неймана, чтобы не обходить ее стороной. Впервые их придумал в середине 20 века венгерский математик и футуролог Джон фон Нейман, который считал, что для того, чтобы воспроизводить функции человеческого мозга, машина должна обладать механизмами самоуправления и самовосстановления. Так он пришел к идее создания самовоспроизводящихся машин, в основе которых работают наблюдения за возрастающей сложностью жизни в процессе воспроизводства. Он считал, что такие машины могут стать своего рода универсальным конструктором, который мог бы позволить не только создавать полные реплики себя самого, но и улучшать или изменять версии, тем самым осуществляя эволюцию и наращивая сложность со временем.
Другие футурологи вроде Фримена Дайсона и Эрика Дрекслера довольно быстро применили эти идеи к области космических исследований и создали зонд фон Неймана. Отправка самовоспроизводящегося робота в космос может быть самым эффективным способом колонизации галактики, ведь так можно захватить весь меньше чем за один миллион лет, даже будучи ограниченными скоростью света.
Как объяснил Мичио Каку:
«Зонд фон Неймана - это робот, предназначенный для достижения далеких звездных систем и создания фабрик, которые будут строить копии самих себя тысячами. Мертвая луна, даже не планета, может стать идеальным пунктом назначения для зондов фон Неймана, поскольку там будет проще садиться и взлетать с этих лун, а также потому что на лунах нет эрозии. Зонды могли бы жить за счет земли, добывая железо, никель и другое сырье для строительства роботизированных фабрик. Они бы создали тысячи копий самих себя, которые затем разошлись бы в поисках других звездных систем».
За долгие годы были придуманы различные версии базовой идеи зонда фон Неймана, включая зонды освоения и разведки для тихого исследования и наблюдения внеземных цивилизаций; зондов связи, разбросанных по всему космосу, чтобы лучше улавливать радиосигналы инопланетян; рабочие зонды для строительства сверхмассивных космических структур; зонды-колонизаторы, которые будут покорять другие миры. Могут быть даже путеводные зонды, которые будут выводить юные цивилизации в космос. Увы, могут быть и зонды-берсеркеры, задачей которых будет уничтожение следов любой органики в космосе, за чем последует строительство полицейских зондов, которые будут эти атаки отражать. Учитывая то, что зонды фон Неймана могут стать своего рода космическим вирусом, нам стоит осторожно подходить к их разработке.
Гипотеза Геи
В 1975 году Джеймс Лавлок и Сидни Эптон совместно написали статью для New Scientist под названием «В поисках Геи». Придерживаясь традиционной точки зрения о том, что жизнь зародилась на Земле и процветала благодаря нужным материальным условиям, Лавлок и Эптон предположили, что жизнь таким образом взяла на себя активную роль в поддержании и определении условий для своего выживания. Они предположили, что вся живая материя на Земле, в воздухе, океанах и на поверхности является частью единой системы, ведущей себя подобно сверхорганизму, который способен настраивать температуру на поверхности и состав атмосферы нужным для выживания образом. Они назвали такую систему Геей, в честь греческой богини земли. Она существует, чтобы поддерживать гомеостаз, благодаря которому на земле может существовать биосфера.
Лавлок работал над гипотезой Геи с середине 60-х годов. Основная идея в том, что биосфера Земли имеет ряд природных циклов, и когда один идет наперекосяк, другие компенсируют его так, чтобы поддерживать жизненную способность. Это могло бы объяснить, почему атмосфера не состоит целиком из диоксида углерода или почему моря не слишком соленые. Хотя вулканические извержения сделали раннюю атмосферу состоящей преимущественно из диоксида углерода, появились вырабатывающие азот бактерии и растения, производящие кислород в процессе фотосинтеза. Спустя миллионы лет атмосфера изменилась в нашу пользу. Хотя реки переносят соль в океаны из пород, соленость океанов остается стабильной на 3,4%, поскольку соль просачивается через трещины в океаническом дне. Это не сознательные процессы, но результат обратной связи, которая удерживает планеты в пригодном для обитания равновесии.
Другие свидетельства включают то, что если бы не биотическая активность, метан и водород исчезли бы из атмосферы всего за несколько десятилетий. Кроме того, несмотря на увеличение температуры Солнца на 30% за последние 3,5 миллиарда лет, средняя глобальная температура пошатнулась всего на 5 градусов по Цельсию, благодаря регуляторному механизму, который удаляет диоксид углерода из атмосферы и запирает его в окаменелой органической материи.
Первоначально идеи Лавлока были встречены насмешками и обвинениями. Со временем, однако, гипотеза Геи повлияла на идеи о биосфере Земли, помогла сформировать цельное их восприятие в ученом мире. Сегодня гипотеза Геи скорее уважается, нежели принимается учеными. Она является скорее положительной культурной рамкой, в которой должны проводиться научные исследования на тему Земли как глобальной экосистемы.
Палеонтолог Питер Уорд разработал конкурентную гипотезу Медеи, названную в честь матери, которая убила своих детей, в греческой мифологии, основная идея которой сводится к тому, что жизнь по своей сути стремится к саморазрушению и самоубийству. Он указывает на то, что исторически большинство массовых вымираний были вызваны формами жизни, например, микроорганизмами или гоминидами в штанах, которые наносят тяжелые увечья атмосфере Земли.
По материалам listverse.com
Человечество создало искусственные спутники, гигантские телескопы и самые современные обсерватории. С помощью этих новшеств теперь исследуются глубины космического пространства. Технический прогресс только усиливает любопытство человека к вопросу о существовании других цивилизаций на далёких планетах. Одиноки мы во Вселенной, или есть и другие разумные существа?
В Солнечной системе самой «достойной» для существования жизни считается Марс. Правда, климат Северной Сибири и самых высоких точек Гималаев можно назвать тропическим по сравнению с климатом на Красной планете. Поэтому органическая жизнь, которая смогла бы достичь высокого уровня развития, вряд ли там есть. Наверное, марсиане так и будут пока существовать только в фантастических романах. Хотя нельзя исключать существования разумной жизни на других планетах Солнечной системы и за её пределами.
Команда американских астрономов насчитала в Галактике «Млечный путь» около 100 миллиардов звёзд. По их версии, около 30 миллиардов могут быть обитаемы. Джеффри Марси – учёный из калифорнийского университета, предполагает, что подобные выводы указывают на возможность существования во Вселенной разумных цивилизаций.
Однако слово «возможность» отличается от слова «вероятность». Планета должна подходить для существования, чтобы на ней появилась жизнь.
Учёные до сих пор не могут понять и объяснить механизм превращения неживой материи в живые клетки. Если они не знают точного процесса зарождения жизни, как можно оценить её появление на другой планете?
Версии и предположения учёных
Начиная с ХХ столетия, астрономы активно ищут жизнь на планетах Солнечной системы. Посылают в космос радиосигналы, исследуют различные его участки, а межпланетные станции отправляют послания от земной расы. Ведь для человеческой цивилизации очень важно найти себе подобных на других планетах. Пока предпринимаются только первые попытки, как первые шаги маленького ребёнка. Они малоэффективны на длинном и трудном пути к разумным цивилизациям, но они существуют, и процесс ускоряется. Однако есть ещё один важный момент – реальность существования объекта поиска.
Известный советский астроном ХХ века Иосиф Самуилович Шкловский с массой аргументов смог обосновать гипотезу, будто человеческая цивилизация единственно уникальная во всей Галактике. Учёный уверен, что возможные контакты с разумными существами не принесут человеку пользы.
Происхождением Вселенной, эволюцией на Земле, исследованием разумных существ занимаются специалисты всего мира: физики, химики, психологи, астрономы, биологи и др. Однако науке известна только белковая форма жизни, ведь только она существует на Земле. Поэтому появление иной формы станет уникальным явлением, сенсацией, которую трудно будет объяснить.
Поставленная задача- обнаружить и исследовать другие цивилизации, очень важна для нашей практики, культуры, философии, науки и техники. Если «найдётся» разумная жизнь в космосе, это укажет расе человека путь в будущее — к астрономическим интервалам времени и пространства, коренным образом изменив всю его жизнь. Именно поэтому к поискам внеземных цивилизаций каждый год подключается всё больше желающих. Однако где искать и как это делать – остаётся не решённым вопросом.
Человечество живёт в век кибернетики, где научный прогресс идёт «семимильными шагами». Но снова возникает вопрос: если существуют высокоразвитые цивилизации, то насколько высок их уровень развития? Много их? Контактируют ли они между собой? Можно ли обнаружить их современной техникой? Но самым главным остаётся вопрос: доходят ли послания разумных существ на Землю?
Новая наука, которая будет изучать вопросы инопланетных контактов, пока не имеет названия, однако её роль в развитии человечества огромна. Специалисты будут изучать возможности установления связей с другими развитыми существами, и предоставлять информацию о нас.
Древние доказательства существования пришельцев
Стоит ли ожидать, что какой-то космический корабль спустится на Землю, и представители другой цивилизации захотят с нами контактировать? Такой вариант вполне возможен. Но его вероятность в наше время слишком мала. А может быть, нашу планету уже посещали инопланетяне?
Покопавшись в древней истории человека, можно найти множество следов пришельцев. Планета Земля – настоящий музей по контактам с инопланетянами. Последние десятилетия поиски подобных артефактов существования разумных существ с далёких планет приобрели огромную популярность, и они стоят того, чтобы нам объяснили их назначение. Однако наука пока только выдвигает версии и предположения.
Последние несколько лет во всех странах мира очень резко увеличилось количество появления неопознанных летающих объектов (НЛО). Фиксируются случаи на всех континентах Земного шара. Например, различные летательные космические аппараты, которые не имеют одинаковой конструкции. Очевидцы и камеры наблюдения видят их шарами, дисками, ромбами, трапециями, цилиндрами и даже конусами. Если они такие разные, то вполне возможно, что это представители не одной разумной цивилизации. Секретные материалы о контактах НЛО с человечеством собирались не одно десятилетие, а теперь вдруг такие страны, как Новая Зеландия, Франция, Великобритания, а также США рассекретили архивы. Что произошло?
У каждого народа есть мифы и легенды, косвенно доказывающие существование других миров. Даже на фреске собора в штате Джорджия, которому 400 лет, изображены космические аппараты, напоминающие тарелки, и в них находятся люди. Может, инопланетяне всегда были рядом с нами, изучали нас, контролировали?
Во Флоренции на полотне великого художника «Мадонна со Святым Джованни» изображается странный летящий предмет, напоминающий светящийся диск. А найденные в Центральной Америке золотые статуэтки, которым 2 тысячи лет, являются точными копиями современных НЛО.
Что касается археологических находок, то фрески из пустыни Сахара, найденные учёными из Франции, поражают воображение. Кроме животных, на них изображаются люди в скафандрах. А гигантские загадочные сооружения, назначение которых не могут объяснить по сей день, говорят о том, что Землю посещали звёздные пришельцы. Возможно, Баальбекская терраса была ракетной стартовой площадкой, которую построили космонавты, пролетевшие через сотни световых лет.
Для некоторых учёных вопрос «одиноки ли мы во Вселенной?» давно решён. Они уверены, что человечество уже давно контактирует с инопланетными разумными существами. Так, Джон Поуп – учёный из Британии уверен, что талантливые люди на Земле являются потомками космических пришельцев, а более половины человечества — это предки инопланетных цивилизаций.
Мнения специалистов в области изучения контактов с другими мирами из космоса не всегда совпадают. Например, астрофизик Стивен Хокинг заявляет, что контакт земных представителей с инопланетянами принесёт Земле только проблемы. Возможно, нам даже грозит опасность от их присутствия. Учёный уверен, что технологии цивилизаций других планет в тысячи раз превосходят любые человеческие достижения. Зачем им сближаться с такой отсталой расой? Для них новые планеты – это источник материалов, они ведут кочевую жизнь, перемещаясь между звёзд с помощью энергии.
Возможно, мы не одиноки
Американский профессор астрофизики Фрэнк Дрейк выдвинул гипотезу, согласно которой на 100 миллиардах планет, подобных Земле, могут существовать сотни миллионов цивилизаций. Кроме того, большая часть способна пойти с нами на контакт. Если Вселенная так заселена разумными существами, которые намного превосходят нашу цивилизацию, почему мы их не встретили?
Специалисты отправляют в глубины Вселенной сигналы и послания, в надежде найти разумную жизнь. На протяжении десятилетий предпринимались неоднократные попытки связаться с марсианами или пришельцами с далёких планет. Самый мощный радиотелескоп в Пуэрто-Рико отправляет послания в глубокий космос с 1974 года. Однако ответа так никто и не получил. Возможно, оно ещё не дошло до них?
Существует и такой вариант: разумные цивилизации не хотят идти на контакт с человечеством, так как знают, что мы агрессивны, непредсказуемы и опасны. Некоторые учёные предполагают, что Земля является изолированной планетой, с которой нельзя контактировать.
Как бы там ни было, Вселенная молчит, и это научно доказанный факт. Его нужно принять и сделать соответствующие выводы. Если поиски внеземных цивилизаций не дали положительного результата и нет даже намёка в пользу существования внеземного разума, значит — мы одиноки во Вселенной? Может стоит прекратить поиски и наконец признать, что разумная жизнь на Земле – уникальна?
В настоящее время людям известна только одна планета, на которой есть жизнь - это Земля. Хотя многие СМИ продолжают публиковать сведения о том, что была найдена жизнь на какой-то другой планете. В такие моменты у человека возникает внутреннее разногласие, и он задается вопросом: а все же, если ли жизнь во Вселенной? Ответ на него не простой и не однозначный.
Инопланетяне - вы где?
По сей день ученым не удалось обнаружить ни одно место, где могли бы жить инопланетяне. И здесь возникают разные вопросы: почему все ученые всегда ищут только такие планеты, как наша? Почему они на всех известных космических объектах пытаются найти условия, при которых живем мы? Есть ли жизнь во Вселенной и где? Для начала стоит думать широко: может быть, для жизнедеятельности инопланетян не нужен кислород, и такой, как у нас, состав воздуха для них губителен. В таком случае эти живые существа будут другими, не такими, как мы. По этой причине ученые пытаются найти именно белковую жизнь земного типа.
В настоящее время выявлена область в космическом пространстве, имеющая схожие с земными условия. Остается только узнать, есть ли жизнь во Вселенной. Но для этого нужно или слетать на экзопланеты, или же разработать мощнейший телескоп, который сможет фиксировать различные движения.
Для жизни земного типа необходимо, чтобы на планете были следующие условия:
- Вода в жидком состоянии.
- Плотная атмосфера.
- Химическое многообразие: простые и сложные молекулы.
- Наличие звезды, которая смогла бы доносить до ее поверхности энергию.
Во время поисков новых планет ученые просто оценивают место расположения «новинки». Если она будет в обитаемой зоне, то к ней сразу проявляется интерес. После этого происходит изучение атмосферы, химическое разнообразие, определяется наличие жидкой воды, источник тепла. Во время исследований ученых интересует: а есть ли жизнь во Вселенной, а точнее, на найденной планете? И чем больше схожих показателей с Землей будет выявлено, тем выше интерес к объекту.
Поиски жизни
В 2009 году НАСА запустила аппарат «Кеплер» для поиска экзопланет. Это такие объекты, которые располагаются за пределами нашей Солнечной системы. Подобную планету впервые открыли в 1995 году. Это было грандиозное событие: найти планету земного типа у звезды, похожей на наше Солнце. После этого начались более активные поиски жизни во Вселенной. Стали разрабатывать новый, уникальный телескоп «Кеплер».
В настоящее время открыто более 150 экзопланет, из которых две могли бы быть обитаемыми. Одна из них очень сильно похожа на Землю не только по составу атмосферы и химическим элементам, но и по другим свойствам. А есть ли жизнь на другой планете, и на какой из найденных «Кеплером»?
Планеты «Кеплера»
Спустя годы после запуска аппарата «Кеплер» была опубликована новость о том, что удалось найти уникальную экзопланету, похожую на Землю.
17 апреля 2014 года НАСА поведала миру о существовании планеты Kepler-186, найденной в созвездии Лебедя. Она располагается таким образом, что попадает в зону обитаемости. Однако она вращается вокруг красного карлика, который холоднее Солнца. Основываясь на этом, ученые пришли к выводу, что вряд ли на ней будут нормальные условия для жизни. Красные карлики характеризуются частыми магнитными вспышками, вызывающими рентгеновское излучение, которое может быть вредным для зарождающейся жизни. Ну а есть ли жизнь на других планетах, и на каких?
В июле 2015 года НАСА объявило о следующей уникальной находке - Kepler-452b. находится в зоне обитаемости, причем вращается вокруг желтого карлика. У нее есть спутники, которые могут оказаться обитаемыми. Хотя на самом деле ни один ученый не сможет точно сказать, есть ли там вода и земля, так как там никто не был и не будет еще долгие годы. Планета вращается вокруг своего солнца 385 земных суток.
Близкая экзопланета
Так где искать братьев по разуму, в какой галактике, на какой планете? Можно с уверенностью назвать только одно место, где можно найти братьев по разуму. Оно находится в галактике Млечный Путь, в Солнечной системе, на планете Земля. А вот по поводу других мест пока никто сказать точно не может, есть ли где еще жизнь, подобная нашей.
В августе 2016 года у звезды Проксима Центавра была открыта экзопланета Проксима b. Она находится ближе всего к нам.
Земля располагается от Солнца на удалении 1 астрономической единицы, а Проксима b от своего Солнца - на 0.5 ед., но его звезда светит и греет слабее нашего светила. Из-за этого даже при таких расстояниях Проксима b попадает в зону обитаемости.
Экзопланета не вращается вокруг своей оси, т. е. она как наша Луна, захваченная Землей: всегда движется рядом, но не поворачивается темной стороной. Так же и экзопланета: она захвачена свой звездой и всегда повернута к ней одним боком. В результате одна ее сторона горячая, а другая - холодная. Но, по мнению ученых, в зоне перехода есть оптимальные условия для нормальной жизни.
Спутник Сатурна
Пытаясь ответить на вопрос, есть ли жизнь во Вселенной, кроме Земли, ученые обнаружили, что на имеются оптимальные условия для развития жизни. Сам по себе этот объект небольшой - около 500 км (размером с Московскую область). На нем есть лед, океаны, горячие источники, богатый химический состав.
В одной теории жизни на Земле говорится о том, что она могла зародиться на дне океана, где были горячие источники. Этот спутник является второй планетой, на которой могла быть жизнь. Первое место в поисках ответа на вопрос, есть ли разумная жизнь во Вселенной, занимает Марс. О нем известно уже много сведений, и каждый раз ученые публикуют новые открытия, связанные с этой планетой. Так, уже удалось выяснить, что здесь есть лед, а когда-то вода была в жидком состоянии.
Поиски жизни в будущем
Сейчас ведутся работы по созданию уникального двадцатиметрового телескопа, который будет заниматься изучением экзопланет. В проекте принимают участие разные институты. Если все пойдет по плану, то уже в 2022 году ученые смогут рассмотреть более детально объекты во Вселенной.
Еще одно чудо техники планируется построить на территории Европы. Это будет тридцатиметровый телескоп, способный рассмотреть даже самые слабые и далекие объекты, которые не видят имеющиеся устройства. По прогнозам, этот вид телескопа-гиганта появится в середине 20-х годов.
Заключение
Пока что астрономы, астрофизики не смогли найти жизнь на других планетах. И только уфологи говорят, что космос кишит инопланетными существами. Есть много информации о посещении Земли различными летающими объектами, о похищении людей, базах пришельцев. Может, это все и есть, но мы об этом вряд ли узнаем в ближайшем будущем. Нам долгие столетия говорили, что мы одни во Вселенной, но может, где-то еще есть жизнь, о которой мы пока не знаем. И, возможно, в ближайшем будущем ученым удастся найти населенные планеты, увидеть свет чужих городов.
До сих пор человечество не может ответить на вопрос одни ли мы во Вселенной? Однако наблюдения за НЛО и таинственные космические снимки заставляют верить в инопланетян. Давайте разберемся, где ещё, кроме нашей планеты, возможно существование жизни.
Туманность Ориона
Тyмaннoсть Оpиона является одной из самыx ярких туманностей на небе, из тех, что видны невооруженным глазом. Находится эта туманность в полутора тысячах световых лет от нас.
Ученые обнаружили в туманности множество частиц, из которых возможно формирование жизни в нашем понимании. В туманности есть такие вещества, как метанол, вода, окись углерода и цианистый водород.
Экзопланеты
Вo вселенной миллиapды экзопланет. И некоторые из ниx содержат огромное количество органических веществ. Планеты также вращаются вокрyг своих звезд, как и наша Земля вокруг Солнца. А если повезет, то некоторые из них вращаются на таком оптимальном расстоянии от своей звезды, при котором они получают тепла достаточно, чтобы присутствующая на планете вода находилась в жидком виде, а не в твердом или газообразном.
Кроме того, для возникновения жизни на планете, она должна обладать ещё рядом обязательных условий. Наличие спутника, а также магнитное поле является несомненным плюсом для возникновения жизни. Каждый год ученые открывают всё новые и новые экзопланеты, на которых возможно возникновение и существование жизни.
Кеплеp 62e - экзoплaнета, которая наиболее широко yдовлетворяет условиям для поддержания жизни. Она вращается вокруг звезды Kepler-62 (в созвездии Лиры) и удалена от нас на 1200 световыx лет. Предполагают, что планета в полтора раза тяжелее Земли, а её поверхность полностью покрыта 100-киллометровым слоем воды.
Кроме того, средняя температура поверхности планеты по расчетам чуть выше земной и составляет 17°С, а ледяные шапки на полюсах могут и вовсе отсутствовать.
Ученые говорят о 70-80% вероятности того, что на этой планете возможно существование какой-нибудь формы жизни.
Энцелад
Энцелaд является oдним из спyтников Сатуpна. Он был открыт ещё в 18 веке, но интерес к нему возрос немного позже, после того, как космический аппарат «Вояджер 2» обнаружил, что поверxность спутника имеет сложную структуру.
Она полностью покрыта льдом, имеет хребты, области со множеством кратеров, а также совсем молодые области, залитые водой и замерзшие. Это делает Энцелад одним из трех геологически активных объектов во внешней Солнечной Системе.
Межпланетный зонд Кассини в 2005 году изучал поверхность Энцелада и сделал множество интересных открытий. Кассини обнаружил, углерод, водород и кислород на поверхности спутника, а это ключевые компоненты для формирования жизни.
Также в некоторых районах Энцелада были найдены метан и органические вещества. Кроме того, зонд выявил наличие жидкой воды под поверхностью спутника.
Титан
Титaн является кpyпнейшим спутникoм Сатурна. Его диаметр составляет 5150 км, это на 50% больше диаметра нашей Луны. По своим размерам Титан превосxодит даже планету Меркурий, немного уступая ему по массе. Титан считается единственным спутником планеты в Солнечной Системе, который обладает собственной плотной атмосферой, состоящей в основном из азота.
Температура на поверхности спутника составляет минус 170-180°C. И, хотя это считается слишком холодной средой для возникновения жизни, большое количество органических веществ на Титане могут свидетельствовать о другом. Роль воды в построении жизни здесь может играть жидкие метан и этан, которые находятся здесь в нескольких агрегатных состояниях.
Поверхность Титана состоит из метан-этановых рек и озер, водяного льда и осадочных органических веществ. Кроме того, возможно, что под поверхностью Титана находятся более комфортные условия для жизни. Возможно там есть теплые термальные источники, богатые жизнью. Поэтому этот спутник является предметом будущих исследований.
Каллисто
Кaллистo является втоpым по величине естественным спyтником Юпитера. Его диаметр составляет 4820 км., что составляет 99% от диаметра планеты Меркурий. Этот спутник, один из наиболее удаленныx от Юпитера. Это значит, что убийственная радиация планеты действует на него в меньшей степени.
Спутник всегда обращен одной стороной к Юпитеру. Всё это делает его одним из наиболее вероятных кандидатов на создания там в будущем обитаемой базы для исследования системы Юпитера. И хотя Каллисто не имеет плотной атмосферы, его геологическая активность равно нулю, он является одним из кандидатов на обнаружение живых форм организмов.
Всё потому что на спутнике найдены аминокислоты и другая органика, которая необходима для возникновения жизни. Кроме того, под поверхностью планеты может быть подземный океан, который богат минералами и другими органическими соединениями.
