Наука о чужих. Как ученые объясняют возможность жизни на других планетах - Антон Иванович Первушин
К сожалению, получение отражённого света небольшой экзопланеты для изучения её спектра и характера изменения альбедо – очень непростая задача с точки зрения возможностей современной оптики. Большие надежды в этой связи возлагаются на космические телескопы «Джеймс Уэбб» (James Webb Space Telescope), работающий с 2022 года, и «Нэнси Грейс Роман» (Nancy Grace Roman Space Telescope), который пока строится.
Открытие экзопланет в зонах Златовласки побудило учёных заняться составлением списка биосигнатур, которые могут быть получены в будущем при изучении миров у ближайших звёзд. Исследователи основывают свои соображения на известном факте, что жизнь, распространяясь, меняет окружающий мир, придавая ему особые черты, которые можно различить из космоса. При этом учитывается, что организмы приспосабливаются к местным природным условиям и могут выглядеть совсем не так, как их аналоги на Земле.
Например, эколог Нэнси Кианг из Института космических исследований Годдарда создаёт модели развития растительности в разных средах. В работе «Спектральные признаки фотосинтеза» (Spectral signatures of photosynthesis, 2007) она показала, что растения на экзопланетах могут иметь почти любой цвет, кроме синего, а зелёный – скорее исключение, чем правило. Любая флора следует простому принципу: она стремится «взять» от своей звезды максимум доступной энергии. Но спектр излучения, доходящего до поверхности, сильно отличается у планет, образовавшихся у звёзд разных типов, и кроме того, будет зависеть от концентрации в атмосфере кислорода, озона, водяных паров и углекислого газа. Цвет же листьев растения определяется частотой света, которым оно «пренебрегает» (хлорофилл, скажем, поглощает в основном синий и красный цвета, но отражает зелёный). Растения в мире красного карлика должны выглядеть чёрными, ведь такая звезда испускает меньше света, чем Солнце, и местные растения в ходе естественного отбора приобретут вещества, помогающие им усваивать практически всё излучение. Что касается синего цвета, то его фотоны несут больше энергии, поэтому в любом месте Вселенной флора будет «забирать» его себе. Зелёный же цвет при избытке красного и синего излучений оказывается не нужен, хотя в прошлом было иначе и в окраске примитивной флоры Земли преобладал фиолетовый. Зная специфическую разницу между растениями, предпочитающими тот или иной вид излучения, учёные, найдя соответствующие аномалии в спектре отражённого света экзопланет, смогут делать выводы о том, какой тип жизни там преобладает.
Похожее исследование провели Сиддхарт Хедж из Института астрономии Общества Макса Планка (Германия) и Лиза Калтенеггер из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (США). В статье «Цвета экстремальных экзоземных сред» (Colors of extreme exoEarth environments, 2012) они указали, что присутствие жизни можно определить по весьма характерному признаку – «красному краю». Если гипотетический наблюдатель из другой звёздной системы направит на нашу планету чувствительный телескоп, он заметит, что поглощение красного и инфракрасного света в спектре будет периодически резко падать по мере вращения Земли, то есть в те моменты, когда поле зрения телескопа сместится от океанских просторов к покрытым растительностью пространствам суши: отражательная способность (альбедо) флоры вырастет скачкообразно с 5 до 50 %, чего нельзя не заметить. На экзопланетах, вращающихся вокруг звёзд, которые отличаются от Солнца, возможен «синий край», когда альбедо растений будет резко возрастать не в красной и инфракрасной частях спектра, а в ультрафиолетовой и фиолетовой. По характеру изменений можно будет судить не только о типе флоры, но и о смене сезонов на экзопланете, что даст ещё более полное представление о её биосфере.
Поскольку между открытиями первого «горячего юпитера» и потенциально обитаемой экзопланеты у Глизе 581 прошло всего двенадцать лет, учёные пришли к выводу, что пригодных для жизни миров в Галактике должно быть очень много: два миллиарда как минимум. Шансы на обнаружение инопланетян в обозримом будущем стали выше, чем ожидалось ещё в конце прошлого столетия.
4.3. Прогулки с инопланетянами
Разумеется, астробиологи не ограничиваются рассуждениями о биосигнатурах. Сам предмет их деятельности будит воображение, и они всё чаще заходят на территорию, которая долгое время принадлежала фантастам.
В апреле 1983 года в городе Санта-Круз (штат Калифорния) по инициативе антрополога Джима Фунаро состоялась конференция CONTACT, в работе которой приняли участие фантасты, учёные и художники. На собрании была объявлена игровая программа COTI (Cultures of the Imagination), в рамках которой предлагалось моделировать инопланетные миры: при этом одна команда конструировала чужую планетную систему и её обитателей, а вторая пыталась представить будущее человечество, которое сможет добраться до этой системы и вступить в контакт. На конференции была разыграна встреча землян, ищущих новый дом после разрушения планеты, с цивилизацией алхимиков (Alchemist) – морских существ, представляющих собой гибрид «китообразных, ракообразных и моллюсков». Контакт завершился трагедией: команда землян получила разрешение проникнуть на корабль «алхимиков», но, не разобравшись в ситуации, они сразу направились к центральному «гнезду» (самому ценному и уязвимому мес ту на корабле), что было воспринято как проявление агрессии.
Следующая игра состоялась на конференции CONTACT II, прошедшей в мае 1984 года, и была посвящена контакту с цивилизацией сквичей (Squich) – причудливых существ, похожих одновременно на кальмара и страуса, которые общаются между собой при помощи ритмичного топота. На этот раз встреча двух рас переросла в многолетнюю дружбу.
В сентябре 1985 года участники CONTACT III разыгрывали историю, происходящую на планете Офелия (Ophelia). Мир, который придумал известный фантаст Пол Андерсон, не слишком подходил для землян: холод, высокая сила тяжести (1,3 g), плотная атмосфера (9,2 бар на уровне моря) с мощным облачным покровом, сильные ветры и мощная тектоническая активность, поэтому исследовательскую базу пришлось разместить на вершине горы высотой 20 км. Местных обитателей, названных «мохоспинами» (Mossback), описала Кэролайн Черри, а художник Джоэл Хаген нарисовал их: больше всего вымышленные существа походили на огромных роговых жаб с клювом и разноцветными водорослевыми симбионтами, поселившимися в толстой ткани их обнажённой кожи. Мохоспины жили в примитивных домах, построенных из плотной грязи, а достигая старости, отправлялись в последний путь, взбираясь сквозь слой облаков на вершины гор, где и погибали. Поначалу игрокам никак не удавалось разработать процедуру контакта с мохоспинами, однако предложение о случайной встрече землянина с аборигеном дало отличный результат: Джим Фунаро, будучи опытным антропологом, на основе полевого опыта сразу придумал, как завоевать доверие странного громоздкого существа.
В феврале-марте 1987 года на конференции CONTACT IV рассматривался сценарий многолетней экспедиции к системе звезды Альфа Центавра, поэтому предметом обсуждения стали не гипотетические инопланетяне, а то, как будет меняться человеческая культура в изолированной среде космического корабля. Тогда же участникам стало ясно, что прежний формат игр себя исчерпал, поэтому необходимо расширить круг вовлечённых специалистов для более глубокой проработки
