Что если мы одни? Возникновение жизни ‒ чудо или обыденность

Поиск неземной жизни – это задача, которая волнует лучшие умы человечества уже более ста лет. Но что если жизнь случилась только на Земле? Узнаем, почему земляне, скорее всего, никогда не смогут ступить на планеты других звездных систем и какой путь это открывает для нашего будущего!

Введение

Данная статья по сути своей является вольным осмыслением лекций и книги «Ковчег 47 Либра» известного астрофизика и популяризатора науки Бориса Евгеньевича Штерна. Будучи серьезным ученым, Борис Евгеньевич (как он сам выражается) «замарал» свою биографию научно-фантастическим романом, однако большинство допущений в романе вполне укладываются в предсказуемые возможности науки недалекого будущего, а посему вполне себе проходят по категории «сверхтвердая научная фантастика». Автор настоятельно рекомендует к просмотру лекции Бориса Евгеньевича, посвященные изучаемому здесь вопросу, поскольку не надеется рассказать о небесной механике лучше доктора физико-математических наук.

Тем не менее, очень хочется порассуждать на крайне драматические темы межзвездных перелетов, возникновения жизни во Вселенной и о том, какие варианты познания нам оставляет физика нашей Вселенной на это самое будущее.

Традиционно по многочисленным просьбам читателей статья состоит из двух частей, где в первой мы будем вспоминать, оценивать вероятности и рассуждать, а во второй ‒ точно знать лучший способ, немного сокрушаться и осторожно надеяться.

Драматический контекст

Если даже поверхностно ознакомиться с древнейшим индийским эпосом (я знакомился с «Махабхаратой», но для статьи нашел примеры и из «Ригведы» с «Рамаяной»), подкрепить свои интересы знаменитой «Правдивой историей» Луциана Самосатского (скорее всего, первый в мире барон Мюнхгаузен и наверняка первый в мире тролль), то становится понятно ‒ никаких сомнений в наличии жизни во Вселенной у наших далеких предков не было. Далее следовало бы привести в пример средневековую фантастику (да, была и такая, с роботами-слугами и охранниками), а закончить ретроспективу Верном, Уэллсом и знаменитой цитатой из Бернара Вербера «А что, если мы одни во Вселенной?», но вы же не хотите третью часть, а посему ограничимся тем, что летать к звездам и встречаться с зелеными человечками человек приготовился очень давно.

В середине двадцатого века знаменитому спутнику и наконец великому человеку покорился ближний космос. И на фоне активной космической гонки и конкуренции сверхдержав вновь и вновь возникал вопрос — не услышим ли, а когда услышим или увидим. Ведь это очевидно ‒ кто первый установит контакт с условными марсианами, тот и победит. Во многом именно этим была обусловлена масштабная развертка огромных радиотелескопов, ставших основой для будущего децентрализованного проекта поиска внеземных цивилизаций ‒ SETI.

Вместе с тем, чем глубже цивилизация погружала радиоэлектронные щупальца и запускала утлые кораблики в космические дали, тем очевиднее становились базовые ограничения фундаментальной науки. Конечно, первой на ум приходит специальная теория относительности (СТО) Альберта Эйнштейна в той части, которая для космических путешествий особенно болезненна, ‒ чем быстрее ты двигаешься относительно точки покоя (в нашем случае это Земля, поскольку она движется по инерции), тем медленнее движутся твои часы относительно времени на Земле. На мой взгляд, лучшее объяснение СТО, снабженное визуализацией со световыми котами, оформлено автором «Хабра» Дмитрием Дударевым.

При этом, если убрать за скобки фантастические или еще не изобретенные способы перемещения, до ближайшей к Солнечной системе звезды Проксимы Центавра 4,24 световых года. А это значит, что «Вояджеру-1», двигающемуся сейчас со скоростью 17 км/с, понадобится для такого путешествия 75 000 лет. Полагаю, к тому времени часы у «Вояджера» будут отставать весьма существенно, но вряд ли это будет иметь значение…

Казалось бы, огромная проблема, но наука смогла подкинуть еще несколько не менее драматических.

И первая из них ‒ парадокс Ферми. Если просто, то это абсолютное отсутствие следов иных цивилизаций — с учетом гигантского времени существования Вселенной в 14 миллиардов лет, могли бы уже и расселиться. При этом наша планета на протяжении более чем сотни лет светится радиоволнами, как новогодняя елка, а это значит, что Земля находится в центре расширяющейся сферы радиусом порядка 100 световых лет, которая несет всем желающим визитку техногенного происхождения. Но ни ответа, ни привета… (защищаясь от придирчивого читателя и третьей части, я решительно убрал за скобки теорию зоопарка или уравнение Дрейка, поскольку при их учете задача теряет смысл ‒ либо все прячутся и нас уничтожат, поскольку мы уже наследили, либо все предполагаемые цивилизации уничтожили сами себя, что возвращает нас на круги своя).

И ладно с ним, с парадоксом, живем мы на отшибе, звезд тут немного, может, еще до кого-нибудь долетит, но в дело вступают биологи.

Есть еще и вторая, на мой взгляд, самая важная проблема ‒ невероятная сложность белковой эволюции и очень узкий промежуток времени климатического оптимума для ее возникновения.

Например, известно, что низшая жизнь на Земле существует порядка 4 миллиардов лет, однако на каждую важнейшую итерацию-усложнение требовалось весьма незначительное время по меркам предполагаемой длительности жизни нашей планеты. Первые окаменелости, на которых, как полагают, отпечатались нитчатые фотосинтезирующие организмы, были датированы 3,4 млрд лет. Кислородный фотосинтез ‒ гениальное изобретение природы – 2,5 млрд. лет назад. Первые эукариоты ‒ чуть меньше 2 млрд лет назад. Первые многоклеточные ‒ 1,7 млрд и, наконец, первые беспозвоночные и позвоночные – примерно 600 и 525 млн. лет назад соответственно. При том, что возраст Земли посредством радиометрического датирования минералов и метеоритов оценивается примерно в 4,5 млрд. лет. О чем вся эта миллиардная суета нам говорит?

Жизнь на Земле возникла почти мгновенно!

Борис Штерн считает, что если бы обстановка сложилась хоть сколько-нибудь иначе и археи коптили бы небо на какой-то миллиард лет дольше, то Солнце разогрелось бы уже настолько, что началась бы карбонизация атмосферы, неизбежно приведшая бы к парниковому эффекту и средней температуре на планете градусов так в 300 по Цельсию, немногим приятнее, чем на Венере, там все же +500℃.

Наряду с этим остается вопрос с РНК и ДНК. Считается, что процесс эволюции стартовал взрывообразно именно после возникновения сложных внутриклеточных систем реплицирования, которые в собственной сборке несли как наследственную информацию, так и изменчивый набор ошибок, обуславливающих ту самую эволюцию. Едва ли не самое важное в конструкции генома то, что есть механизм контроля этих ошибок, который не позволяет геному мутировать избыточно и распасться, не принеся отборочную пользу.

Так, например, всемирно известный молекулярный биолог Евгений Кунин утверждает, что вероятность случайной сборки простейшей биомашинки протоРНК (переносит информацию о последовательности аминокислот, по сути являясь инструкцией к сборке) в наблюдаемой нами Вселенной равна 10^-1000, что человеческим языком означает «пренебрежимо мала» или «неотличима от нуля».

Современные ученые в идеальных лабораторных условиях даже не приблизились к созданию устойчивых реплицирующихся конструкций с заложенным допуском на ошибки, а следовательно, на эволюционное разнообразие.

Жизнь на Земле возникла, и это почти невероятно!

Доктор биологических наук Армен Мулкиджанян сообщает, что не было никаких эволюционных причин для фотосинтезирующих бактерий и микробов разлагать воду на кислород, крайне активный окислитель. С достаточной достоверностью можно сказать, что именно способы защиты протофауны от ядовитого кислорода обусловили первый эволюционный взрыв. Более того, сам механизм участия хлорофилла в этом процессе загадочен: «Теоретически, хлорофилл при освещении может окислять и сероводород, и железо, и марганец, но только не воду. Однако окисляет. В общем, это как про шмеля: “По законам аэродинамики шмель летать не может, но он об этом не знает и летает только поэтому”».

«Оценить вероятность возникновения системы разложения воды очень сложно. Но эта вероятность весьма мала, так как за 4,5 млрд лет такая система возникла лишь однажды. Никакой особой нужды в ней не было, и без нее микробы процветали бы на Земле, будучи включенными в геохимические циклы».

Очевидный вывод

Перед человечеством, удивительным путем обретшим разум (по меркам возраста Вселенной ‒ почти вчера), стоит нетривиальная проблема: мы очень далеко можем посмотреть, но не можем туда слетать, а самое главное, куда бы мы ни полетели, скорее всего, там нет никакой разумной жизни.

Пройдут сотни лет, и нам покорится Солнечная система, а мощные телескопы и интерферометры, размещенные в космосе, смогут заглянуть в самые глубины Вселенной или даже вселенных, но при соблюдении действующих законов природы нога землянина никогда не ступит на планеты другой звездной системы.

Что же мы можем? На самом деле, очень и очень многое, от осознания масштабности которого начинает кружиться голова! Но об этом — во второй части.☺

Промежуточный итог

Вознамерившись поверхностно осветить столь глубокую и немного грустную тему, я, однако, потратил достаточное времени на вычитку различных работ, даже от названия которых клонит в сон. Тем не менее, допускаю, что в моих рассуждениях могут присутствовать неточности, а цитаты и Веды мною поняты неправильно. При этом материала накоплено достаточно, и при необходимости я готов им делиться, отстаивая лейтмотив, который я бы охарактеризовал цитатой из того же Мулкиджаняна: «Вероятность встретить на другой планете мудрых инопланетян несоизмеримо ниже шанса вляпаться там в немудреную, но живую слизь (и это если очень повезет)».

Осознанно опустив рассуждения про принцип причинности и методы перемещения с помощью еще не открытых технологий быстрее скорости света, я все же оставляю за далекими потомками ничтожный шанс походить по чужой планете.

Пусть даже он будет равен, например, 10^-1000, а ну как повезет?

(Хотите, об этом тоже напишу?☺ )