Перспектива поиска жизни

До сих пор есть только один случай, когда человек поставил прямой опыт по поиску жизни на другой планете. Это были эксперименты, проведенные Гилбертом Левиным во время экспедиции «Викингов», отправивших посадочные модули на Марс. Результат получился противоречивый.

Марс

Предполагая, что на Марсе есть жизнь земного типа, что разумно, если учесть наличие больших запасов воды, исследователи в одном из опытов предложили возможным обитателям Красной планеты питательную смесь на основе глюкозы, меченной радиоактивным углеродом. И действительно, некоторое время проба марсианского грунта выделяла этот радиоактивный углекислый газ — как будто гипотетические микробы перерабатывали предложенный корм.

Но продолжалось это недолго. Конечно, можно было объяснить эффект тем, что марсианские микробы отравились земной пищей. Однако научный мир пошел по другому пути: критики опытов предположили, что грунт поверхности Марса активирован ультрафиолетом и сам собой разлагает органику. А когда эта активность израсходовалась, опыт и закончился. Тем более что химический анализ никакой органики в песках Марса не нашел.

Попытки Левина обрабатывать фотографии, полученные при длительном наблюдении за пятнами на марсианских камнях в районе посадки, а эти пятна, по его мнению, меняли свою форму, энтузиазма у научной общественности не вызвали. Удивительно, что за прошедшее время на Марсе побывало с добрый десяток успешных экспедиций. В том числе были и марсоходы и марсолеты, которые обследовали немалые площади на планете. Однако продолжения биологических работ не последовало: нет ни попыток поработать с пробами грунта на предмет наличия живого, ни длительных наблюдений за изменением цвета различных объектов при смене марсианских сезонов. Это тем более странно, что такие изменения цвета хорошо видны в оптический телескоп. Они связаны с изменением влажности грунта и одно время служили в качестве основы для новой науки — астроботаники.

Водяные спутники

Логично искать земную жизнь там, где есть много жидкой воды. В Солнечной системе водяной океан кроме Земли имеется на спутниках планет-гигантов. Правда, скрывается вода под многокилометровой толщей льда. Наиболее перспективными считаются спутники Юпитера Европа и Ганимед, а также спутник Сатурна Энцелад. Кстати, на Ганимеде жидкой воды больше, чем на Земле.

Впрочем, интереснее всего Энцелад: его ледяная кора над Южным океаном всего 2–5 км, в пять раз тоньше, чем у Европы. Поэтому бурить скважину на Энцеладе проще. Можно обойтись и без бурения: ледяную кору пробивают метеориты, и вода разливается по поверхности; если в океане есть жизнь, то ее следы можно собрать в местах таких разливов. Более того, на Энцеладе из-подо льда бьют струи пара, причем столь мощные, что вода Энцелада сформировала одно из колец Сатурна.

К сожалению, планировавшаяся экспедиция НАСА к Европе со спускаемым аппаратом не вошла в план работ на период 2023–2032 год. Российский проект доставки спускаемого модуля к Ганимеду лишился в 2017 году финансирования в пользу экспедиции «Венера-Д». Сегодня остается единственный проект полета к водным мирам — финансируемая фондом Юрия Мильнера экспедиция к Энцеладу, за разработку которой в 2018 году взялись специалисты НАСА.

Предполагается, что материал для поиска следов жизни станут собирать, не спускаясь на спутник, а пролетая сквозь выбрасываемые им струи пара, благо станция «Кассини» уже пролетала сквозь них и брала пробы химического состава: вода Энцелада оказалась соленой. Статус финансирования этой экспедиции не очень ясен.

Венера

Поиск жизни в облаках Венеры с большой вероятностью может быть включен в программу экспедиции «Венера-Д». И тогда это станет второй, после «Викингов», научной попыткой найти внеземную жизнь. А вот что касается жизни на поверхности планеты, тут не все ясно. Жидкой воды на ней точно нет, ведь поверхность раскалена до 467 градусов. Однако там есть высокое давление, 92 атмосферы на уровне поверхности, и атмосфера из углекислого газа, что в сумме дает совершенно непривычный нам поверхностный океан сверхкритического флюида СО2. А все дело в том, что сверхкритический СО2, в отличие от газа, по своей растворяющей способности ничуть не уступает воде, не случайно сверхкритическая экстракция заняла заслуженное место среди современных технологий. Какая жизнь возможна во флюиде, не очень понятно, скорее всего, кремний или фторорганическая, поскольку такие молекулы прекрасно растворяются в сверхкритическом СО2.

При этом есть достаточно экстравагантный анализ изображений, переданных с поверхности Венеры советскими станциями, который провел доктор физикоматематических наук, главный научный сотрудник ИКИ РАН Л. В. Ксанфомалити. Он считал, что на этих снимках хорошо видно несколько живых существ размером с человеческую ладонь. Причем за время съемок некоторые из них меняют свое положение. Наиболее часто встречающиеся на изображениях формы, похожие на рыбу, он назвал гесперосами, от древнегреческого бога вечерней звезды.

Нельзя сказать, что эти идеи, опубликованные, в частности, в журнале «Доклады Академии наук», нашли горячий отклик у исследователей Солнечной системы, не говоря уже про биологов. Впрочем, поиски жизни в венерианском океане сверхкритического СО2 ни в какие планы не входят: серьезные исследователи не хотят рисковать и планируют искать знакомую жизнь земного типа, рассчитывать на которую при температуре за 400 градусов, впрочем, не приходится. А вот если такие планы появятся, то, видимо, самым интересным местом окажется кипящий слой на границе между сверхкритическим СО2 и атмосферой Венеры.

СО2 становится сверхкритическим флюидом при температуре выше 32°С и давлении более 75,5 атм. Тогда поверхность флюидного океана проходит либо по изотерме 32°С, либо по изобаре 75,5 атм в зависимости от того, что из них лежит ближе к поверхности планеты (на Венере это будет именно изобара, поскольку нужная изотерма лежит очень высоко). Переходный слой будет как пена, обогащенная всеми растворенными во флюиде веществами, ведь они станут выпадать из углекислого газа, переходящего из сверхкритического в газообразное состояние.

В результате получается аналог черных и белых курильщиков на дне земных океанов. В них сверхкритическая вода выносит из-под земной коры растворы минералов, в первую очередь сульфидов, которые при переходе воды в нормальное состояние высвобождаются. В частности, среди них есть сероводород, который и служит источником энергии для хемосинтезирующих микроорганизмов, а они уж формируют основу для богатой жизни в районе курильщиков. На Венере, поверхность которой скрыта от Солнца плотными облаками, получение энергии за счет окислительно-восстановительной реакции при хемосинтезе гораздо перспективнее, чем при фотосинтезе.

Интересно, что изобара 75,5 атм проходит на уровне примерно 3,5 км над поверхностью Венеры. А среди венерианских гор есть пики и с большей высотой. Так, горы Максвелла возвышаются на 11 км, гора Маат — 10 км, хребет гор Фреи — 4 км, плато Лакшми — 4–5 км, земли Афродиты и Лады тоже имеют высотные области.

В общем, над поверхностью флюидного океана Венеры расположено немало островов и даже целые континенты, так сказать, области суши.

Понятно, что побережье должно быть еще более подходящим местом для поиска гипотетической флюидной жизни, чем поверхность океана. Да и для поиска отложений минералов тоже, если дело когда-нибудь дойдет до разработки венерианских полезных ископаемых.

Титан

Наиболее интересным объектом для поиска жизни, впрочем, был и остается Титан, спутник Сатурна, единственный спутник, обладающий атмосферой. На нем имеется этановый океан с берегами из песка, водяного льда и метанового снега. И, как отмечают химики (см. «Химию и жизнь», 2006, 6), если причиной жизни служат химические реакции между органическими молекулами, то на Титане ее не может не быть: там имеется огромное число таких молекул и прекрасная среда для реакций между ними.

Увы, зонд «Гюйгенс», сброшенный станцией «Кассини» на Титан, передал достаточно унылую панораму пустынных берегов океана, покрытых дюнами без какихлибо признаков высокоразвитой жизни. Хотя, пока на Титане не побывал полноценный спускаемый аппарат с аппаратурой для поиска живых существ, списывать Титан из числа населенных мест рано.

Уран

Что касается дальних и совсем уж холодных миров, то интрига имеется у Урана. Суть ее такова. Уран и Нептун — родственные планеты. Предполагается, что у обеих имеется твердое ядро из железа и силикатов, покрытое алмазами. Над ним лежит мантия из горячего водно-метано-аммиачного льда, а далее, без резкой границы, следует атмосфера из гелия и водорода с примесями метана. В ней расположены облака из капель аммиака, диоксида серы, сульфида аммония и воды. В общем, жизнь земного типа, как и на Титане, строить есть из чего.

А что делает жизнь в самом общем смысле? На примере Земли мы знаем, что она пропускает через себя потоки энергии, вещества и запасет энергию в виде химических связей, так сказать, работает против энтропии. То есть какие-то энергетические дисбалансы, нарушение теплового равновесия могут быть свидетельством наличия жизни. Например, на Земле дисбаланс в получаемом и излучаемом планетой тепле, так называемый парниковый эффект, частично связывают именно с жизнью и, более того, с деятельностью технологической цивилизации, высвобождающей накопленную древними растениями энергию.

Так вот, если Нептун излучает в 2,6 раза больше тепла, чем получает от Солнца, то Уран возвращает в космос ровно столько, сколько и получает, а все внутреннее тепло задерживается. И тут может быть два объяснения. Либо планеты-сестры сильно различаются и Уран лишен тех источников внутреннего тепла, что есть у Нептуна, либо кто-то тепло утилизирует. И тогда логично предположить, что это жизнь утилизирует тепловую энергию в виде энергии химических связей. В противном случае, за миллиарды лет тепло, лишенное выхода, сильно разогрело бы планету. Однако Уран — самая холодная планета Солнечной системы. Вот такая урановая интрига получается.

Американцы планируют экспедицию к Урану, и это будет не просто облет планеты, но и спуск в нее зонда. Предполагается, что спускаемый аппарат оснастят ядерным источником энергии. Это решение, впрочем, оказалось фатальным: в связи с разоружением у американцев образовался дефицит топливного плутония. Поэтому начало экспедиции перенесли с конца 20-х годов на середину 30-х, и к Урану она доберется не раньше середины 40-х.