Инопланетяне глазами науки (ЛП): читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Растения на Яйце дракона создают пищу, извлекая энергию из коры через свою корневую систему и выделяя отработанное тепло в холодное небо. Здесь никогда не бывает темно, поэтому эволюция никогда не создавала у форм жизни состояние сна. Луны нет, поэтому у существ нет месяцев. Яйцо дракона не вращается вокруг звезды, поэтому у них нет года.

Очевидно, что технологии на нейтронной звезде сильно отличались бы от земных. Высокая сила тяжести заставляет здания быть довольно низкими и прочными. Чрезвычайно сильное магнитное поле склонно вытягивать объекты вдоль линий магнитного поля, и перемещать предметы поперёк магнитных линий затруднительно. Чила могут легко передвигаться на восток и запад, но им сложно двигаться на север и юг.

Давайте представим, что вы можете отправить небольшой роботизированный зонд, оснащённый инфракрасной видеокамерой, в деревню чила. Когда прочный робот ползает и передаёт вам видеосигнал, вы замечаете, что у чила нет ламп, свечей или электрического освещения, потому что здесь нет темноты и холода. Даже внутренние части нор и пещер ярко освещены светящимися тёплыми стенами. Вы приказываете своему роботу войти в дом чила и обнаруживаете, что у чила нет висящих на стенах картин, дверей или окон на петлях, книг с перелистываемыми страницами (потому что страницы порвутся, если их перевернуть), крыш или верхушек зданий — и всё это из-за слишком высокой силы тяжести. Посмотрите вверх: здесь нет ни самолётов, ни воздушных шаров, ни воздушных змеев. Оглянитесь вокруг: здесь нет свистков, вееров, соломинок или духов, потому что нет атмосферы. Здесь нет зонтиков, ванн или смывных туалетов, потому что нет дождя или чего-то похожего на воду. Взгляните на стены дома чила. Произведения искусство чила создаются с использованием флуоресцентных материалов или жидких кристаллов.

Возможно, когда-нибудь мы обнаружим жизнь на нейтронных звёздах, хотя она была бы более странной, чем мы можем себе представить. Если бы звёздные существа действительно существовали, они, вероятно, не обнаружили бы нас. Им было бы слишком трудно путешествовать в космосе. Разрушенная материя, составляющая их тела, превратилась бы в обычные атомы, когда эти существа поднялись бы в область с низкой гравитацией, и они буквально взорвались бы. Поскольку их биология зависит от сильных ядерных, а не от электромагнитных взаимодействий — а ядерные реакции протекают быстрее химических, — звёздные существа жили бы в миллион раз быстрее, чем мы. Общаться с такими существами было бы трудно. Их было бы трудно изучать даже с помощью машин, как описано в сценарии с робототехническим зондом. Нам пришлось бы общаться с ними с помощью сообщений, отправляемых компьютерами. Даже если бы мы понравились друг другу, мы никогда не смогли бы слетать к ним, а они никогда не смогли бы навестить нас. Гравитация нейтронной звезды уничтожила бы нас, а наша гравитация уничтожила бы их. Мы смогли бы наслаждаться философией друг друга лишь издалека.

Свет без солнц

В нескольких предыдущих разделах мы обсуждали жизнь без солнечного света. Существуют разного рода потенциальные миры, готовые к жизни без солнечного света, в том числе луны, вращающиеся вокруг коричневых карликов. Однако отсутствие солнечного света не обязательно означает отсутствие видимого света. Например, на Земле есть экзотический источник света, который сияет на глубине тысяч футов под поверхностью океана. Света может быть достаточно, чтобы поддерживать фотосинтез на дне океана, что дало бы нам первый опыт фотосинтеза без участия солнечных лучей.

Этот тусклый свет исходит из жерл горячих источников, которые извергают нагретые вулканической активностью рассолы, насыщенные металлами и едкими соединениями. Вначале учёные приписали этот свет тепловому излучению, испускаемому водой при температуре 662 градуса по Фаренгейту (350 градусов по Цельсию), подобно тому, как может светиться раскалённый металл. Однако измерения показывают, что тепловое излучение само по себе не может объяснить свет.

Синди Ли Ван Довер, морской биолог из Университета Аляски в Фэрбенксе, впервые обнаружила признаки света в конце 1980-х годов, когда изучала казавшийся слепым вид креветок Rimicaris exoculata. Эти креветки собираются толпами вокруг гидротермальных источников на вулканически активном Срединно-Атлантическом хребте, который является частью подводной горной страны.

Океанографы окрестили креветку “exoculata” («лишённая глаз»), потому что у неё явно отсутствовали глаза, но Ван Довер и её коллеги обнаружили, что на самом деле у животного есть органы зрения, просто не в обычном месте. Вместо глаз, прикреплённых к голове, эволюция дала R. exoculata большие светочувствительные пятна на задней стороне панциря.

Вероятно, креветка использует эти глаза, чтобы видеть свет, исходящий из гидротермальных источников, — свет в форме очень слабого свечения, регистрируемого цифровыми камерами и фотометрами. Маловероятно, что свет создаётся тепловым излучением, потому что он имеет иные частоты и оказывается интенсивнее всего в 4 дюймах (10 см) над жерлом, где вода прохладнее. Хотя учёные не уверены в том, что именно является источником света, есть несколько возможных вариантов, среди которых кристаллолюминесценция (возникающая в результате кристаллизации растворённых минералов при охлаждении горячей воды), триболюминесценция (вызываемая растрескиванием минералов) и сонолюминесценция (вызываемая схлопыванием микроскопических пузырьков). Необходимы дальнейшие исследования, чтобы убедиться в том, что свет имеет подходящую длину волны, которую живые организмы могут использовать либо для зрения, либо для фотосинтеза, либо для фототаксиса (движения по отношению к свету). Кстати, фототаксис может помочь бактериям перемещаться в сторону химических питательных веществ, необходимых им для выживания.

R. exoculata должна питаться хемосинтезирующими бактериями вблизи жерл источников, но если креветка подойдёт слишком близко, она сварится. Возможно, креветки могут использовать свет горячих источников в качестве помощи при ориентировании на безопасном расстоянии от горячих струй. В глазах креветок увеличена сетчатка, которая заполнена большими порциями светочувствительных пигментов, чтобы улавливать как можно больше фотонов в условиях недостатка света в местообитаниях животных. Учёные попытались поймать несколько креветок для изучения, но, к сожалению, свет, испускаемый подводными аппаратами для определения местонахождения креветок, мгновенно ослепляет их.

Столь же заманчивой является возможность того, что глубоководные бактерии используют свет горячих источников для фотосинтеза. Это явление уже имеет место: самым чувствительным фотосинтезирующим организмом, известным на сегодняшний день, является зелёная серная бактерия, которая живёт на глубине 262 футов (80 м) ниже поверхности Чёрного моря. Улавливая бледно-голубые лучи солнца, которые добираются туда с поверхности, эти черноморские бактерии процветают за счёт скудного потока света со скоростью всего лишь одна тысяча фотонов на квадратный сантиметр в секунду.

Мы уже обсуждали такие возможные источники энергии для жизни, как сера, используемая бактериями горячих источников, и свет от звёзд или других светящихся объектов. Одним из необходимых условий для жизни является поток свободной энергии. Хотя мы считаем источниками энергии на Земле солнечный свет и химические вещества, инопланетная жизнь, как полагают, могла бы процветать благодаря другим формам электромагнитного излучения вроде инфракрасного света и рентгеновских лучей, потоков заряженных частиц, перепадов температур и ядерной энергии.

Количество энергии, сконцентрированной в определённом районе космоса и скорость смешивания молекул накладывают ограничения на эволюцию инопланетных форм жизни. Например, скорость химических реакций между молекулами, сильно рассеянными в космическом пространстве, или в газах, или даже в твёрдых телах, может быть слишком низкой для того, чтобы со временем возникла достаточная сложность. Жидкости (или плотные газы) могут лучше подходить для химических реакций. Жизнь может эволюционировать в странных мирах и в странных состояниях материи, но если бы я был игроком и делал ставки на существование жизни во Вселенной, я бы предпочёл поставить на мир с жидкостью, чем на мир без неё.

5 ПРОИСХОЖДЕНИЕ ИНОПЛАНЕТНОЙ ЖИЗНИ

Панспермия

Чтобы лучше понять возможность существования жизни в других мирах, важно разобраться в том, как могла зародиться жизнь на Земле. Происхождение жизни — это самая фундаментальная и наименее понятная среди всех биологических проблем. Она является центральным элементом многих научных и философских проблем, а также любой из попыток обсуждения внеземной жизни.

Лично я не считаю, что происхождение жизни — это результат сверхъестественного события, выходящего за рамки описательных возможностей физики и биохимии. Я скорее считаю, что жизнь возникла на ранней Земле как итог целого ряда последовательных химических реакций, начинающихся с молекул, присутствующих на Земле, или с молекул, занесённых на Землю объектами вроде метеоритов. Представление о том, что земная жизнь получила помощь из космоса, стало популярным к концу девятнадцатого века, когда шведский химик Сванте Август Аррениус предположил, что земная жизнь возникла путём панспермии — это процесс, при котором микроорганизмы или споры разносятся в космосе под действием давления излучений. Однако в настоящее время мы знаем, что вероятность переноса какого-либо микроорганизма на Землю давлением излучения, чтобы он преодолел межзвёздные расстояния и не погиб от сочетания воздействия холода, вакуума и радиации, очень мала. Аррениус полагал, что воздушные потоки или извержения вулканов вознесли споры жизни над поверхностью их родной планеты, а затем электрические силы вынесли их за пределы атмосферы. Поскольку свет оказывает очень слабое давление, далее Аррениус предположил, что давление солнечного света отправило бы эти споры далеко в космос.

Предложение о панспермии получило дальнейшее развитие в 1954 году, когда Дж. Б. С. Холдейн из Великобритании назвал путешествующие споры «астропланктоном» в честь их земного аналога, планктона, — микроскопической жизни, дрейфующей в океанах: «У одной из первых экспедиций, высадившихся на Луну, должна быть возможность искать астропланктон, то есть, споры и тому подобное в пыли с той части Луны, которая никогда не подвергается воздействию солнечного света»{35}.

Холдейн считал, что астропланктон мог бы лучше всего выжить в тени, не подвергаясь длительному воздействию солнечного излучения. Он не только считал, что споры могут переноситься из одной части галактики в другую под действием давления света: он также считал возможным, что они были «запущены в космос разумными существами».

С тех пор разные учёные доказывали, что даже споры бактерий того типа, что выживают при кипячении, погибают, едва покинут нашу атмосферу. Астроном Карл Саган, работавший в Калифорнийском университете в Беркли, подсчитал, что такие споры не смогли бы пережить даже путешествие с Земли на Марс из-за смертоносного ультрафиолетового излучения Солнца и других звёзд. В огромном пространстве, разделяющем звёзды, эта опасность была бы значительно ниже, но дополнительную опасность представляли бы космические лучи (высокоскоростные частицы). Несмотря на это, вполне возможно, что микроорганизмы способны пережить довольно долгие путешествия в космосе, если их транспортировать внутри защищающих их горных пород. (Прецедент выживания микроорганизмов в горных породах обсуждался в главе 3, где упоминались земные микробы, обнаруженные глубоко под землёй в породах на глубине нескольких миль.)

Мы знаем, что астероиды, сталкивающиеся с Землёй, могут выбивать материал в космос, и некоторые куски Земли, в конце концов, могут упасть на Марс. Аналогичным образом на Землю могут попасть марсианские породы. Вполне возможно, что микроорганизмы могли переноситься таким способом с одной планеты на другую. Хотя в небольших метеоритах бактерии погибли бы, когда их каменистый сосуд сгорел бы дотла в атмосфере Земли, метеор среднего размера был бы мягко заторможен атмосферой, не слишком сильно нагрелся бы в своих недрах и ударился бы о землю относительно мягко. Бактерии, находящиеся внутри него, могли бы пережить такую посадку. Мы точно знаем, что в Мурчисонском метеорите, упавшем в Австралии в 1969 году, содержались десятки аминокислот (основных строительных блоков белков), в том числе многие из тех, которые обычно встречаются в земных организмах.

Направленная панспермия

В 1973 году лауреаты Нобелевской премии по физике Фрэнсис Крик и Лесли Оргел конкретизировали предположение Холдейна о панспермии, высказав идею о том, что существа из космических далей намеренно рассылают споры в разные миры. Они назвали этот процесс направленной панспермией и пошли ещё дальше, предположив, что споры были отправлены на «беспилотном» космическом корабле, чтобы избежать повреждения от смертельного ультрафиолетового излучения или других источников. Что могло бы побудить инопланетян засевать спорами другие миры? Возможно, инопланетяне хотят, чтобы жизнь продолжалась, когда умрут их материнские звёзды. Возможно, что некие существа, которым грозит неминуемая гибель, предпочитают передавать свою жизнь посредством направленной панспермии — особенно если они не могли напрямую общаться с другими мирами иными способами. На Земле на протяжении первых нескольких миллиардов лет жизнь была одноклеточной, о чём свидетельствуют окаменелости. Исключает ли это возможность того, что посредством направленной панспермии в наш мир были отправлены сложные многоклеточные организмы — такие, как медузы, мыши или муравьи? Или может ли быть так, что инопланетных «мышей» послали исключительно для того, чтобы они умерли, беспомощно бродя по нашим «инопланетным» берегам, и высвободили после кончины миллионы бактерий из своих кишок. Или, возможно, инопланетные культуры послали миллиарды микроорганизмов всевозможных видов, например, коктейль из анаэробов, термофилов, психрофилов, ацидофилов, алкалофилов, галофилов и барофилов (обсуждавшихся в главе 3), в надежде на то, что хотя бы один из них выживет в далёком мире. Возможно, что за миллиард лет эти примитивные формы эволюционировали в многоклеточные формы жизни.

Если бы инопланетяне знали о планетах, где есть океаны с органическим материалом, то одной бактерии, попавшей в такой океан, могло бы быть достаточно, чтобы в нём зародилась жизнь. Похоже, что общий предок есть у всей жизни на Земле, о чём свидетельствует всеобъемлющее сходство её базового химического состава. ДНК содержит основную наследственную информацию живых клеток, и все они функционируют с использованием одного и того же генетического кода. АТФ (аденозинтрифосфат) переносит энергию во всех клетках, от человеческих до бактериальных. Кроме того, поразителен тот факт, что для построения белков жизни природа выбрала одни и те же 23 аминокислоты — несмотря на то, что химикам известно множество других возможных аминокислот. Более того, хотя аминокислотные структуры могут существовать в двух зеркальных формах, живые клетки используют только левовращающую[16] форму. Однако все эти признаки не доказывают, что имела место панспермия, потому что за миллиарды лет естественный отбор мог устранить все иные, менее удачные версии кодов и химических соединений.

Ещё более радикальной идеей, чем направленная панспермия Крика и Оргела, является непрерывная панспермия — гипотеза сэра Фреда Хойла и Чандры Викрамасингхе о том, что микробы (главным образом вирусы) непрерывно попадают на Землю в обломках, отпадающих от комет. Они предполагают, что этот микробный дождь является причиной крупнейших в мире эпидемий. Эта идея кажется мне надуманной, потому что патогены обычно обладают высокой специфичностью. Если людей редко поражают вирусы рыб, то может ли нас заразить инопланетный вирус? Вирусы эволюционируют, атакуя определённые рецепторы клеток и используя клеточные механизмы хозяина. Например, риновирусы (причина обычной простуды) явно эволюционировали совместно с людьми, и их особенности специально подходят для заражения людей — потому маловероятно, что они просто случайно попали сюда из космоса уже способными заразить нас.

Это ставит перед нами интересный вопрос. Есть ли хоть малейший шанс того, что инопланетяне могут нас чем-то заразить? Могут ли инопланетяне, даже если они пришли с мирными намерениями, сделать то, что европейцы сделали с коренными американцами, когда прибыли в Америку и принесли вирусы, к которым у коренных американцев не было иммунитета? Некий шанс на заражение появляется, если вся жизнь в галактике связана родством в результате переноса спор кометами и метеоритами. При таких обстоятельствах существует небольшая вероятность того, что вирусы, которые могут занести инопланетяне, окажутся разрушительными для человечества. Если бы это было верно, то наши вирусы, вероятно, оказались бы такими же смертельными для них. Однако если бы жизнь возникла на Земле сама по себе, то крайне маловероятно, что вирус от инопланетянина оказал бы хоть какое-то воздействие на людей.

Есть ещё одна небольшая вероятность того, что нам могут причинить вред инопланетные бактерии. Если вирусы очень специфичны для хозяина, то некоторые бактерии и грибы могут поражать самых разных животных, потому что они вырабатывают токсины (именно так происходит при ботулизме) или убивают в результате механических воздействий вроде закупорки кровеносного сосуда. Например, спиральные бактерии рода Leptospira, могут убивать коров, собак и людей, закупоривая кровеносные сосуды.

Иногда голливудским сценаристам и авторам научно-фантастических произведений приносило пользу обращение к идее о том, что наши микробы заражают инопланетную жизнь. Вспомните гибель марсианских захватчиков от рук земных микробов в «Войне миров» Герберта Уэллса:

В научной фантастике в изобилии представлены инопланетные организмы, которые вторгаются в человеческие тела. Например, в романе Роберта Хайнлайна «Кукловоды» ужасные существа, похожие на слизней, прикрепляются к людям, получая питание от их тел и беря под контроль их разум. Хотя читать эти истории интересно, биология в них хромает. Паразиты в большинстве своём довольно разборчивы в выборе хозяев, на которых они нападают. Как уже упоминалось, паразиты и их хозяева эволюционируют совместно и адаптируются друг к другу. Несмотря на восхитительные возможности для историй в духе Стивена Кинга, это означает, что инопланетные паразиты не вторгнутся в наши тела.

[16] Имеется в виду способность растворов исследуемых веществ вращать плоскость поляризации света. — прим. перев.