Планетарий: Парадоксы молчания

Бесспорно, с тех пор, как в космосе побуйствовала писательская фантазия, наука о жизни вне Земли определенно очень «заземлилась». И если в фундаментальном труде по экзобиологии – науке о внеземной жизни, изданном неполных 30 лет назад, еще утверждалось, что на Марсе можно представить себе самые разные этапы развития биологического вещества – от сложных органических соединений и продуктов химического синтеза до развитых форм жизни и следов цивилизации, – то теперь с большой степенью уверенности можно сказать, что сколь бы ни был толст лед марсианского океана, под ним скрываются в лучшем случае только бактерии.

Вечное молчание этих бесконечных пространств ужасает меня», – раз заглянув в ночное небо, записал французский ученый и философ Блез Паскаль. Но он жил в Париже времени мушкетеров: тогда о бесконечных пространствах Вселенной и знали, и задумывались еще очень мало. Хотя и Галилей, и Ньютон уже наблюдали звезды в телескоп, последний мало еще чем отличался от сильной подзорной трубы. До сенсационного открытия марсианских «каналов» Джованни Скиапарелли в 1878 году оставалось чуть более 200 лет, однако ужас одиночества, испытанный Паскалем, оказался все же фундаментальнее эйфорических представлений «цивилизованного человечества», уверившегося в начале XX века в повсеместном заселении Вселенной. Сейчас просто невозможно себе представить, насколько упрямой оказалась эта вера и какое разочарование принесли землянам первые полеты автоматических станций на Луну, Венеру и Марс, передав на Землю первые, лишенные фантастических представлений, сведения о том, что никакой жизни на этих планетах не обнаружено, а судя по окружающей обстановке, и не может быть обнаружено…

Своеобразной психологической компенсацией стал поиск более отдаленных внеземных высокоразвитых цивилизаций. Конгрессы по внеземным цивилизациям следовали один за другим, отчаяние Паскаля было сформулировано в виде принципиального научного парадокса, получившего название «парадокс молчания Вселенной», который так и остался неразрешенным – Вселенная монотонно испускала только «белый шум». Кончилось тем, что даже такие ярые сторонники поиска внеземного разума, как астроном И.С. Шкловский, в конце концов потеряли веру в возможность обрести в «бесконечных пространствах» братьев по разуму. В общем, настала пора, когда бытовавшие еще недавно представления о Космосе как о некоей фантастической лаборатории, готовой производить жизнь там и тотчас, как только для этого представятся хоть сколько-нибудь подходящие условия, сменились совершенно противоположными, упадническими взглядами: жизнь в Космосе – не правило, а исключение.

Однако к началу XXI века все, что было связано с новыми открытиями в астрофизике и биологии, опять изменилось. За последние 5 лет путем изучения отклонений орбит некоторых звезд было «просчитано» существование около сотни планет вне нашей Солнечной системы. Конечно, изучение этих планет – дело весьма отдаленного будущего, но само их обнаружение вселило надежду в сердца сторонников теории внеземной жизни, возродив наиболее радикальные проекты, связанные с исследованием ближайших планет Солнечной системы. И прежде всего, конечно, проекта полета на Марс. Напомним, что в 1976-м году, после визита «Викингов», астробиологи были крайне разочарованы Марсом: 21 снимок поверхности Красной планеты, сделанный посадочным аппаратом экспедиции, зафиксировал изображения совершенно безжизненной пустыни. Органики на поверхности Марса оказалось даже меньше, чем на Луне. Однако Марс слишком сложен и загадочен, чтобы на основании первых же полученных человечеством сведений можно было вынести окончательный вердикт о наличии или отсутствии жизни на нем.

Наука о формах внешней («экзо») по отношению к Земле жизни называется экзобиология. Один из ведущих специалистов в этой области, член-корреспондент РАН, директор Института микробиоогии РАН В.Ф. Гальченко, так определил сферу интересов этой необычной дисциплины: как наука экзобиология может относиться и к палеонтологии, и к биологии. А предмет ее исследования… виртуален. Ибо мы до сих пор не знаем ни одной формы жизни за пределами Земли. И судить о том, какой могла бы быть эта жизнь, мы можем только по аналогии с ее земными формами. Ведь материя Вселенной – одна и строится из «кирпичиков» известной каждому школьнику системы элементов. Поэтому и жизнь вне Земли будет, скорее всего, подчиняться тем же законам, что и на Земле, как бы парадоксально это ни звучало.

Выстроить химически-непротиворечивую модель какой-то иной жизни до сих пор не удалось, хотя попытки такого рода предпринимались. Причем самые радикальные.

Известно, что основой земной жизни является углерод – в силу способности его атомов составлять длинные цепочки, сцепляясь друг с другом и с другими соединениями и образовывать сложные и пластичные формы, которые в конечном счете выходят за пределы чисто химического синтеза на новый уровень, постепенно наращивая и усложняя обмен энергией между атомами, обмен веществ, налаживая процессы деления… Иначе говоря, приобретая все признаки живой материи. Первая же попытка построить модель другой жизни заключалась как раз в том, чтобы углерод заменить, скажем, на кремний, поскольку по ряду свойств эти элементы схожи друг с другом. Но чем заменить кислород? Фтором – опять же в силу некоей гипотетической «схожести». А чем заменить водород, который из-за своих химических свойств оказывается идеальным носителем энергии? Нечем. Однако свойства кремний-фторо-водородных соединений резко меняются. Они теряют пластичность и образуют очень жесткие молекулярные решетки. И моделируемая нами жизнь начинает напоминать… кристаллы. Она теряет жизненную гибкость и возвращается обратно в мир неорганической химии. Получается, что жизнь вышла из неживой природы, а мы опять ее туда загоняем.

В свое время Джеймс Дьюи Уотсон, один из первооткрывателей ДНК, написал небольшую книгу, в которой рассматривал жизнь с точки зрения атомных и молекулярных сил. И пришел к выводу, что свойства молекулы ДНК (как носителя всей информации о живом организме) определяются атомными свойствами химических элементов, из которых она состоит: углерода, кислорода, азота и фосфора. И замена любого из этих элементов на «сходный», скорее всего, приведет к полному нарушению всех функций молекулы и сделает невозможным само продолжение жизни…

Поэтому и на далеких мирах посланцам Земли, если и придется иметь дело с жизнью, то именно с той, органической жизнью, для существования которой, как и на Земле, необходимы три условия: наличие соединений углерода, жидкой воды и источников энергии для синтеза сложных биомолекул. Если наличествуют три этих условия, жизнь на планете возникает удивительно быстро. Скажем, Земля образовалась 4,5 миллиарда лет назад. А спустя миллиард лет, как полагают экзобиологи, жизнь на ней уже присутствовала в виде безъядерных метанообразующих бактерий, заселивших первые моря, вода в которых была насыщена органическими и минеральными соединениями, в то время как атмосфера, лишенная кислорода, состояла в основном из разного рода небезвредных для современного человека газов. Еще через несколько миллионов лет в воде этих морей появились синезеленые бактерии, которых биологи XIX столетия причислили к разряду водорослей: они освоили фотосинтез, научившись напрямую использовать энергию солнца, чтобы разлагать воду на водород и кислород. Так в атмосфере появились первые «излишки» кислорода. Но кислород этот первоначально был «захвачен» земными породами, главным образом железом, которое, как и почвы Марса, стало бурно окисляться. Однако железа не хватило и в атмосфере образовался избыток кислорода, который и дал возможность развиться другим, более сложным и совершенным формам жизни – эукариотам, то есть ядерным формам клеток.

В устройстве мироздания бактериям принадлежит колоссальная роль. И хотя человечество по праву гордится своей преобразующей деятельностью на Земле по количеству и качеству работы, до бактерий ему еще далеко. Начать с того, что люди до сих пор живут богатствами «царства бактерий», добывая из недр остаточные продукты их жизнедеятельности – нефть, газ, серу и так далее. А что стало бы делать человечество с тем немыслимым количеством ежегодно умирающего живого, если бы не бактерии? Травы, деревья, палая листва, ржаная солома, навоз и вообще все, что только возможно представить себе в этом поэтическом или скорбном списке, бактерии медленно, но неумолимо превращают в почву, богатую питательными веществами, создавая тем самым условия для дальнейшего процветания жизни…

В классификации КОСПАР (Комитет по космическим исследованиям при Международном совете научных союзов) Марс наряду с Европой (одним из спутников Юпитера) занимает совершенно особое место. Даже непосредственный полет к Марсу, «без прямого контакта», сразу повышает категорию сложности полета до 3 (из 5) и требует разработки особых мер для предотвращения удара космического аппарата о поверхность планеты. Все эти предосторожности продиктованы экологическими и медицинскими опасениями, сведенными в свод правил межпланетарного карантина и, конечно, свидетельствуют о нашей убежденности в том, что жизнь на Марсе все-таки есть.

Но так ли это? Успела ли она возникнуть? А если успела, то в каких формах удается ей сохраняться под ледяным панцирем?

Как планетное тело Марс возник в одно время с Землей. Тогда на нем существовали все условия для развития жизни: углерод, открытая вода, мощное вулканическое тепло. Его моря не менее интенсивно, чем древние моря Земли, бомбардировались метеоритами с налипшей на них космической органикой, и это был вполне подходящий «котел» для разнообразных органохимических превращений. Так продолжалось миллиард лет. Конечно, за это время жизнь могла возникнуть и даже получить некоторое эволюционное развитие. Но тут случилась катастрофа. Мы не знаем, какая именно. Но в результате ее активность марсианских вулканов упала на порядок, кислород атмосферы был «съеден» марсианскими породами, истонченная атмосфера «оголила» планету и подвергла воздействию солнечной радиации, а вода обратилась в лед, и только в глубинах Марса, возле горячего еще ядра, она должна сохраняться в жидкой форме. Жизнь вместе с этой водой должна была буквально «уйти под землю»…

Ближайшим земным аналогом марсианской «модели» являются постоянно покрытые льдом антарктические озера. Во-первых, выяснилось, что летом даже сквозь 5-метровую толщу льда туда все же проникает от 1 до 4% солнечного излучения. И этого достаточно, чтобы в озерах расплодились и прекрасно себя чувствовали синезеленые фотосинтезирующие бактерии. Поскольку они насыщают воду кислородом, под бактериальными матами «сидят» простейшие метанообразующие, а рядом с ними – метаноокисляющие и главное – бактерии-гетеротрофы, которые «поедают» останки синезеленых. Такая замкнутая экосистема способна прекрасно существовать тысячи лет, не чувствуя себя ущербной в сравнении с теми своими собратьями, которым повезло родиться в местах с более теплым климатом…

Аналогии с Марсом здесь очевидны. Конечно, толщина подповерхностного марсианского льда, покрытого ветровыми наносами, не даст выжить под ним никаким фотосинтезирующим бактериям – для этого там просто нет света. Но вот метанообразующие вполне могли бы выжить, правда, при одном условии – если образованный ими метан смог бы найти выход на поверхность планеты, иначе бактерии просто задохнутся в продуктах своей жизнедеятельности. На Марсе выходы на поверхность глубинного тепла уже зафиксированы автоматическими станциями. Большая часть их расположена у подножия марсианских вулканов, в частности у 22-километрового Олимпуса. Вероятно, вместе с теплом в эти отдушины могут выходить и метан, и вода, содержащая жизнь. И даже если, «выплеснувшись» на поверхность планеты, эта жизнь очень скоро погибает, ее остатки все равно следует искать именно возле марсианских горячих источников, или фумарол. Так что, когда в 70-е годы американцы отправляли посадочный аппарат «Викингов» на Марс, они в буквальном смысле слова искали жизнь не ту и не там.

Теперь представим себе, что мы оказались возле тепловой «отдушины» не в тот день, час или год, когда из нее изливается вода. Вокруг нас – камни, вероятно, просто «облепленные» останками марсианской жизни. Но как отличить живое от неживого? Вернее, как погибшую, мертвую уже бактерию отличить от минерального образования?

«Сенсационная» история «марсианского» метеорита, названного по месту нахождения в Антарктиде «Аллан Хиллз 84001», великолепно иллюстрирует эту проблему. Исследовавший метеорит Дэвид Маккей с коллегами приняли априори, что сей «небесный камень» имеет марсианское происхождение. Откуда такая уверенность?

Кроме посадочного устройства «Викингов» никто марсианский грунт в руках не держал, на Землю он не доставлялся, и сколь бы ни были оригинальны и остроумны гипотезы, объясняющие, как камень с Марса прилетел на Землю, логичнее все же предположить, что прилетел он, как и большинство метеоритов, из космоса, где рассеяно немыслимое количество вещества протопланет, взорвавшихся на заре планетарной истории мира.

Кроме того, сенсацией стало заявление о том, что на поверхности метеорита обнаружены кристаллизовавшиеся останки марсианских бактерий. Но как отличить их от минеральных образований? Сторонники биологического и приверженцы минерального происхождения этих структур могут спорить до хрипоты – решающих аргументов нет ни у тех, ни у других. Проблему, как отличить мертвое живое от неживого изначально, науке еще только предстоит решить.

Несомненно, в XXI веке человечество так или иначе коснется одной из величайших тайн – тайны жизни в других мирах. И, может быть, отчасти даже разгадает ее. И вот тогда и, видимо, не раньше сможет во всем объеме оценить великую загадку жизни на Земле и станет наконец любить свою планету.

За полтора десятка лет существования космической станции «Мир» ученые из Института медико-биологических проблем пришли к выводу, что подлинными хозяевами станции являются не люди, а бактерии и простейшие грибы. В целом на станции прижилось более 250 видов простейших. Когда ученые обнаружили некоторые плоды их жизнедеятельности, им пришлось попристальнее приглядеться к микроскопическим обитателям станции. Есть виды, потомство которых отслеживалось на протяжении 7 лет, причем выяснилось, что ни сравнительно высокий (по сравнению с земным) уровень солнечной радиации, ни скудное на первый взгляд питание нисколько не повлияли на жизнестойкость и продуктивность отдаленных потомков первопоселенцев, но, напротив, породили очень стойкое и агрессивное (по сравнению с земными формами) потомство.

Не так давно специалистами КОСПАР был предложен список норм, призванных исключить «загрязнение» других планет земными микроорганизмами. В первую очередь речь идет о таких планетах, как Марс и Европа.

Директор Института медико-биологических проблем РАН академик А.И. Григорьев считает, что даже небольшое загрязнение Европы может привести к крайне нежелательным последствиям, поскольку при попадании даже небольшого загрязнения в ее подледную толщу оно может распространиться на весь объем океана.

С другой стороны, предписания КОСПАР должны исключить «случайное» попадание инопланетного вещества на Землю. И хотя земные микроорганизмы должны оказаться «сильнее» и попросту уничтожить инопланетных конкурентов, эта вновь возникшая проблема настолько насущна, что ею озабочены ведущие ученые США, России, Германии, Франции, Канады и Австралии.

Скажем, запланированная на 2007 год росийская программа «Фобос-грунт», призванная осуществить доставку на Землю грунта с одного из спутников Марса, обязательно подразумевает (на заключительном этапе исследования грунта в Институте медико-биологических проблем) и «разрешение» на работу с этим веществом других специалистов. Очевидно, что проблемы межпланетарного «общения» поставят перед землянами не только технические и медицинские, но в очень немалой степени этические и правовые проблемы.

Василий Голованов