Чтобы не осталась неузнанной: астробиологи разрабатывают концепцию внеземной жизни

Возможны ли поиски инопланетной жизни, если совершенно неясно, как она вообще может выглядеть? Науке пока что ведомо лишь о том, как возникло и развивалось биологическое на Земле, да и то не вполне. Но что, если жизнь может формироваться по-другому? И если так, то как же искать её инопланетные формы?

Общие понятия

Эти и смежные вопросы волнуют астробиологов, учёных, которые ищут жизнь вне Земли. Астробиологи пытаются вывести универсальные законы, которые определяют возникновение сложных систем.

Вполне вероятно, что наиболее распространённая форма внеземной жизни — это микробы, поскольку отдельным клеткам возникнуть проще, чем крупным организмам. Поскольку где-то возможна развитая инопланетная жизнь, был создан международный консультативный совет, разрабатывающей послания для иных цивилизаций.



С момента первого открытия подобного небесного тела в 1995 году было обнаружено более 5000 экзопланет, или планет, вращающихся вокруг других звёзд. Экзопланетами или внесолнечными планетами называют соответствующие небесные тела, которые находятся за границами Солнечной системы.

Многие из экзопланет маленькие и каменистые, как Земля, и находятся в обитаемых зонах своих звёзд. Обитаемой зоной, напомним, считается диапазон расстояний между поверхностью планеты и звездой, вокруг которой она вращается, позволяя воде (если таковая на планете есть) пребывать в жидком состоянии, поддерживая вероятную жизнь в формах, более или менее представимых нами, землянами.

Уже обнаруженные учёными экзопланеты, включая их спутники с подходящими условиями, — это 300 млн миров, где возможно зарождение жизни.

Порог сомнений для учёных — само определение, что есть жизнь. Кажется, описать её не так уж сложно, ведь мы легко распознаем живое, будь то птица в небе или дрыгающийся в капельке влаги микроб. Но исследователи не могут прийти к единому мнению относительно определения, и некоторые считают, что всеобъемлющей дефиниции быть не может.

Так, НАСА описывает жизнь как «самоподдерживающуюся химическую реакцию, способную к дарвиновской эволюции». Это означает, что организмы со сложной химической системой эволюционируют, приспосабливаясь к окружающей среде. Понятие дарвиновской эволюции подразумевает, что выживание организма зависит от его приспособленности к окружающей среде. Эволюция жизни на Земле за миллиарды лет прошла путь от одноклеточных до крупных животных и человека.

Экзопланеты очень далеко, и отражаемый ими свет в сотни миллионов раз тусклее их звёзд, так что исследовать их сложно. Астрономы могут судить об атмосферах и поверхностях экзопланет, сходных с Землей, благодаря методу спектроскопии, пригодному для поисков химических признаков жизни.

С помощью спектроскопии можно обнаружить следы кислорода в атмосфере планеты, которую, например, микробы типа земных сине-зелёных водорослей, «надышали» в результате фотосинтеза ещё несколько миллиардов лет назад. Или же идентификации помогут следы хлорофилла, указывающие на присутствие растительности.

Определение жизни, данное НАСА, приводит к некоторым важным вопросам, пока не имеющим ответов. Является ли представление о дарвиновской эволюции универсальным? Какие химические реакции могут обусловить появление жизни за пределами Земли?

Сложность эволюции

Всё живое на Земле, от спор грибка до синего кита, эволюционировало от общего предкового микроорганизма около 4 млрд лет назад, считают современные учёные. Одни и те же химические процессы наблюдаются во всём живом, и они, по сути, универсальны. Но даже нечто подобное может радикально отличаться от понятного нам в иных жизнетворных местах.



В октябре 2024 года группа учёных разной специализации собралась, чтобы по-новому осмыслить представления об эволюции. Они хотели отступить от устоявшихся мнений и попытаться понять, какие процессы порождают некий вселенский порядок, будь то биологические или же иные явления. Главной целью проекта было обдумать вопросы зарождения жизни, совершенно непохожей на земную.

Так, некоторые исследователи утверждали, что сложные системы химических веществ или минералов, находясь в среде, которая позволяет некоторым конфигурациям сохраняться лучше, чем другим, эволюционируют, чтобы сохранить больше информации. Со временем система становится более разнообразной и сложной, приобретая свойства, необходимые для выживания, посредством своего рода естественного отбора.

Сторонники теории предположили, что может существовать закон, описывающий эволюцию самых разных физических систем. Биологическая эволюция посредством естественного отбора была бы лишь одним из примеров этого более широкого закона.

В биологии информация — это инструкции, хранящиеся в последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК, которые в совокупности составляют геном организма и определяют его внешний вид и функции.

Если определять сложность с точки зрения теории информации, то естественный отбор приведёт к усложнению генома по мере накопления им информации об окружающей среде. Итак, сложность может быть полезна при понимании границы между живой и неживой природой.

Однако неверно было бы утверждать, что животные сложнее микробов, отметила астроном и координатор международного проекта Люсия Кабальеро. Биологическая информация увеличивается с размером генома, но плотность эволюционной информации вместе с тем снижается. Плотность эволюционной информации — это доля функциональных генов в геноме или доля всего генетического материала, которая определяет приспособленность к окружающей среде.

У организмов, которых люди считают примитивными, у тех же бактерий, геномам свойственна высокая информационная плотность, поэтому они кажутся учёным более совершенными, чем геномы растений или животных.

Универсальная теория жизни до сих пор не найдена. Предположительно, она должна была бы включать понятия сложности и хранения информации, но не была бы привязана к ДНК или конкретным видам клеток, которые наука видит в земной биологии.

Критерии поиска

Исследователи изучали альтернативы земной биохимии. Все известные живые организмы, от бактерий до людей, содержат воду, которая является растворителем, необходимым для жизни на Земле. Растворитель — это жидкая среда, которая способствует химическим реакциям, в результате которых может зародиться жизнь. Но жизнь, что не исключено, может возникнуть и в других растворителях.

Астробиологи Уильям Бейнс и Сара Сигер исследовали тысячи молекул, которые могут быть связаны с жизнью. Среди возможных растворителей — серная кислота, аммиак, жидкий углекислый газ и даже жидкая сера.

Инопланетная жизнь не обязана основываться на углероде, фундаментальном элементе для всех жизненно важных молекул — такова картина лишь на Земле. Возможно, для выживания даже не нужна какая-либо планета.



Развитые формы жизни в инопланетных мирах могут быть настолько необычными, что их просто невозможно будет распознать. Так что астробиологам на этом пути придётся проявить творческий подход.

Одна из стратегий заключается в анализе минеральных следов на каменистых экзопланетах, поскольку разнообразие минералов отражает эволюцию земной жизни. По мере развития жизни на Земле она использовала и создавала минералы для панцирей, скелетов и сред обитания. Сотня минералов, существовавших при зарождении жизни, сегодня умножилась примерно до 5000 таких соединений.

Например, цирконы — это простые силикатные кристаллы, которые появились ещё до зарождения жизни. Циркон, найденный в Австралии, признан старейшим из известных образцов земной коры.



Но другие минералы, такие как апатит, сложный фосфатный минерал на основе кальция, образуются в результате биологических процессов. Апатит — это основной компонент различных костей, зубов и рыбьей чешуи.

Другой способ найти жизнь, непохожую на земную, — обнаружить признаки цивилизации, будь то искусственное освещение или промышленные загрязнения вроде диоксида азота в атмосфере. Таковы отходы разумной жизни, называемые технологическими сигнатурами.

Неясно, как и когда произойдёт первая находка жизни за пределами Земли. Это может случиться даже в пределах Солнечной системы, или же при изучении атмосферы экзопланет, либо при получении искусственных радиосигналов от далёкой цивилизации.

Поиск — это извилистая дорога, а не прямой путь. Касается это и той жизни, какой мы её знаем, — и форм живого, которые ещё неведомы и даже, скорее всего, непредставимы.