Приходит понимание того факта (уже факта, а не гипотезы) что мы не одиноки во Вселенной, что жизнь спонтанно возникает везде, где есть возможность химической эволюции. Земля перестает восприниматься, как единственный островок жизни среди мертвой космической материи – она оказывается одним из множества обитаемых островов в безграничном космическом океане.
День Титана
1. Титан online
Еще недавно казалось, что эпоха всеобщего интереса к космосу, когда один шаг на поверхность Луны действительно воспринимался, как огромный шаг человечества, надолго закончилась. Апатия, с которой мир наблюдал за перемещениями opportunity по марсианской пустыне удручала, безучастность к проекту новой международной космической станции - тем более. Запуск "Cassini-Huygens" по направлению к Сатурну в 1997 г. тоже прошел как-то незаметно. Ну, запустили. Ну, к Сатурну. Очередная дорогостоящая космическая игрушка, минус 3,4 миллиарда долларов из карманов налогоплательщиков.
И вдруг в один день все изменилось. Давайте запомним этот день: 14 января 2005 года. Звездный час американо-европейского проекта "Кассини" - посадка автономного модуля - зонда "Гюйгенс" на поверхность спутника Сатурна - Титана.
Сайты космических агентств ESA и NASA еле справляются с траффиком - интернет-сообщество прилипло к экранам, все ждут: "ну что там?". В Париже в офисе ESA всю ночь сидит множество совершенно не имеющих отношения к космосу, посторонних людей, которым тоже не терпится узнать: "так что же там?". И вот начинают поступать первые снимки.
Аплодисменты. Эйфория. Этот момент все СМИ единодушно охарактеризовали, как триумф проекта.
Пресса полна сообщениями, предположениями, комментариями, прогнозами.
Попутное сообщение о ходе еще несколько масштабных космических проектов ESA, встречается широкой общественностью с нескрываемым энтузиазмом. Так что же все-таки в один день так изменило отношение миллионов людей к космосу? Что стало сенсацией?
2. Именно такой Титан
Титан - спутник Сатурна. Отстоит от Солнца на 1,4 миллиарда километров, в десять раз дальше, чем Земля. Диаметр - в 2,5 раза меньше, чем у Земли, гравитация на поверхности меньше примерно в 7 раз. Зато атмосферное давление на Титане в 1,5 раза выше, чем на Земле. Атмосфера состоит на 90% из азота и на 10% из метана, аргона и небольшой доли этана, этилена, ацетилена, аммиака и циановодорода. Имеется мощный облачный слой - взвесь различных органических соединений. На поверхности, возможно, имеются океаны из углеводородов - метан-этановой смеси, содержащей высокомолекулярную органику. Вода присутствует в виде льда, температура на поверхности - около минус 180 градусов Цельсия.
Все это стало известно еще 25 лет назад - когда американский космический аппарат "Voyager-1" пролетел на расстоянии 5000 километров от Титана, причем тогда, в 1980, это не вызвало особого энтузиазма.
И вот сейчас Титан оказался ровно таким, как и предполагалось.
Под оранжевым облачным небом - гористый берег со следами чего-то похожего на вулканические лавовые формации. Широкие русла рек, впадающих в темное море. Шум ветра и удары волн о прибрежные скалы.
По прогнозам все это и должно было примерно так выглядеть. Но до последней минуты никто не мог до конца поверить, что более чем в миллиарде километров от Земли, мы увидим вполне земной ландшафт "до боли похожий на Землю" - как выразился один из журналистов.
Главное отличие Титана от Луны и Марса в том, что его ландшафт - не мертвый и застывший, а подвижный, "живой". Здесь меняются времена года, текут реки, по небу плывут облака, идут дожди, плещется море с приливами и отливами, а модуль "Гюйгенс" по иронии судьбы "прититанился" в натуральное болото, где грунт, как губка, пропитан жидкостью.
На поверхности "болота" присутствует некая "ворсистая" субстанция... "Титанический" мох? Ну, допустим не мох, но... Здесь мы подходим к главному вопросу, который волновал каждого из миллионов людей, наблюдавших за развитием миссии "Гюйгенса".
3. Есть ли на Титане жизнь?
Многие специалисты полагают, что на Титане сейчас происходят процессы предбиологической химической эволюции, имевшей место на Земле 2 - 3 миллиарда лет назад и приведшие к возникновению жизни. Их мнение основано на данных о физико-химических параметрах атмосферы Титана, которая во многом сходна с "добиологической" земной атмосферой, а отставание в химической эволюции выводится из гораздо более низких уровней температуры и освещенности.
В этом смысле Титан с чьей-то легкой руки уже назван "лабораторией астробиологической мечты". Ультрафиолетовое излучение и грозовые разряды, воздействующие на пары и микроскопические капли органики в облачном слое Титана, приводят к образованию сложных молекул элементоорганических соединений и полимеров. В условиях низких температур, высокомолекулярные соединения достаточно стабильны и накапливаются в морях в виде мельчайших капель эмульсии, находящихся в состоянии динамического равновесия с окружающей средой. Поведение такого рода объектов (микросфер и коацерватных капель), правда в водных, а не углеводородных растворах, хорошо изучено. Их сходство с простейшими одноклеточными организмами настолько велико, что появился термин "протоклетки" или "протобионты". Они обладают ярко выраженным химическим и энергетическим метаболизмом, они могут сливаться или наоборот делиться, наследуя свойства предшественников. Они в определенных пределах могут поддерживать свою стабильность и между ними может идти конкуренция по эффективности гомеостаза, а следовательно, они способны к эволюции по принципу естественного отбора.
Как известно, на Земле подобная эволюция продолжалась не менее 500 миллионов лет, при средней температуре около плюс 10 градусов Цельсия и инсоляции в 100 раз выше, чем на Титане.
С другой стороны, атмосфера Титана в 10 раз больше по массе, чем земная, и представляет собой огромный фото- и электро- химический реактор, где в виде пылевых и капельных взвесей циркулируют колоссальные количества разнообразных высокоактивных органических соединений. Атмосфера Титана так богата органикой, что эволюция протоклеток может, в принципе, идти и в ней. Возможно, эта эволюция уже привела к возникновению живых фотосинтезирующих организмов (некоторые подтверждения этой гипотезы мы приведем ниже). Моря Титана вообще полностью состоят из органических соединений, чего, разумеется, не было в "добиологических" океанах Земли.
Что все-таки более важно для скорости предбиологической эволюции - скорость реакций абиогенного синтеза или стабильность продуктов этих реакций, их концентрация и интенсивность их циркуляции?
Мы просто этого не знаем. Мы знакомы пока только с той жизнью, которая есть на Земле, причем даже ее возникновение исследовано лишь в общих чертах.
Вот вопрос: действительно ли эволюция жизни на Титане отстала от земной на миллиарды лет, или...
4. Какую жизнь искать?
Еще в сентябре 2002, когда до финала миссии оставалось два с лишним года, специалисты ESA сделали важное замечание: речь идет о поисках жизни, но не такой, которую мы знаем. Напомним, что температура на поверхности Титана - около минус 180 C, кислород в атмосфере почти отсутствует, а роль воды выполняет смесь наподобие сжиженного газа для зажигалок.
Именно поэтому астробиологи акцентировали внимание участников проекта на необходимости четкого определения термина "жизнь" - поскольку то, что предположительно будет обнаружено на Титане, совершенно не похоже на какие-либо земные организмы. Подход в стиле марсианской эпопеи "мы будем искать нечто вроде земных бактерий" здесь принципиально не годится.
Было предложено сосредоточиться на поиске сложных систем с выраженным метаболизмом, т.е. комплексов больших органических молекул, реализующих обмен веществ на основе той или иной формы потребления энергии из окружающей среды.
Если так - то вопрос вообще следует считать решенным положительно. Жизнь на Титане есть, причем это установлено еще четверть века назад.
Как уже говорилось, на Титане существует смена "времен года". "Титанический год" длится около 16 земных лет, а времена года по сути те же, что на Земле. Зима, весна, лето, осень.
На снимках, сделанных еще в 1980 г, зондом "Voyager-1", видна следующая картина. Органический "оранжевый туман" гораздо ярче в том полушарии, где идет лето, чем в том, где зима. Кроме того, этот оранжевый слой обладает специфической самостоятельной картиной движения, отличающейся от движения остальных атмосферных формаций.
Разумеется, я не утверждаю, что мы однозначно имеем дело с обширными колониями фотосинтезирующих организмов, парящих в атмосфере и дрейфующих в направлении лучшей освещенности. Но вот утверждать, что все признаки живых систем, упомянутые выше, у частиц оранжевого тумана присутствуют - можно.
1 - сложность органического состава - присутствует, высокомолекулярные соединения обнаружены.
2 - выраженный метаболизм - имеется, его продукты постоянно выпадают в виде осадков.
3 - потребление энергии - бесспорно есть, все эти процессы происходят за счет поглощения света.
Если мы признаем, что оранжевые капельки атмосферной взвеси - это фотосинтезирующие организмы, то сразу же получим любопытную гипотезу о строении экосистемы Титана. Парящие в атмосфере "микрорастения" производят первичную биомассу, которая, выпадая на поверхность, питает остальные формы жизни.
Это, кстати, сильно напоминает экосистему океанов Земли. На поверхности - фотосинтезирующий планктон, являющийся основанием пищевой пирамиды для живых существ, обитающих в глубинных слоях или на дне. Возможно, будущие исследования Титана покажут, что экосистемы формировались не после возникновения жизни, а параллельно с ним. Впрочем, мы увлеклись второстепенными гипотезами. А первостепенное значение имеют факты. Факты таковы, что на Титане есть или жизнь, или состояние химической эволюции, непосредственно предшествующее появлению жизни. И даже если детальные исследования укажут на второй вариант, это уже не столь важно.
5. Возвращение на Землю.
Как бы интересно не было на Титане, но живем мы пока что на Земле - и потому для нас наиболее важны именно те последствия "титанической миссии", которые будут иметь место здесь. А они рано или поздно будут - даже с практической точки зрения. Существование биологических или предбиологических форм в условиях низкотемпературной углеводородной среды означает прорыв в современной химии. Скорее всего, появятся абсолютно новые экономичные технологий органического синтеза. Прежде всего - технологии высокомолекулярных соединений - полимеров, лекарств, катализаторов, красителей, мембран и рабочих элементов солнечных батарей. Вероятны и новые методы получения органических кристаллов с заданными свойствами, применение которых может произвести революцию в компьютерной технологии. Такие результаты, в свою очередь, усилят интерес к внеземной жизни - не только, как к объекту вечного человеческого любопытства, но и как к источнику нового, чисто утилитарного знания. Возможно, в недалеком будущем, мы будем "одомашнивать" инопланетные формы жизни, как в эпоху неолита одомашнили дикорастущие злаки, а астробиология станет прикладной наукой.
Но даже не это главное.
Главное - радикальное изменение взглядов людей на Землю, космос, жизнь и нашу цивилизацию. Приходит понимание того факта (уже факта, а не гипотезы) что мы не одиноки во Вселенной, что жизнь спонтанно возникает везде, где есть возможность химической эволюции. Земля перестает восприниматься, как единственный островок жизни среди мертвой космической материи - она оказывается одним из множества обитаемых островов в безграничном космическом океане.
День Титана положил начало освобождению человечества от уродливых форм земного шовинизма. На следующий день после посадки "Гюйгенса", пришло сообщение о том, что в Джорджии, США, окружной суд постановил убрать позорные наклейки со школьных учебников по биологии. Наклейки, введенные по настоянию родителей-христиан, гласили "В этом учебнике есть разделы по эволюции. Эволюция - это лишь теория о происхождении жизни, а не проверенный факт". Смысл наклеек был понятен - всякие ученые выдумывают про эволюцию, но христиане-то знают из Библии, что жизнь создана Богом. Формально решение судьи было обосновано недопустимостью вмешательства религии в светское образование. А по существу все гораздо серьезнее. В день Титана теория эволюционного происхождения жизни стала фактом. А "теория творения" стала тем, чем и являлась с самого начала - выдумкой древних ближневосточных пастухов, невежественных, как копченая селедка.
Разумеется, это еще не окончательная победа здравого смысла - библейское мракобесие еще долго будет сопротивляться. Мы еще увидим, как священники объявят внеземную жизнь дьявольским наваждением, а астробиологию - сатанизмом, но это будет уже агония, пусть и растянутая на десятилетия.
Нас же интересует то, что будет жить и развиваться.
Нас интересует, как будет вести себя человечество после осознания реальной множественности обитаемых миров, контакты с которыми будут установлены рано или поздно, так или иначе.
Нас интересуют наши будущие действия в обитаемом и открытом для контактов космосе.
6. Куда, как и зачем полетим завтра?
Не исключено, что какие-то предбиологические формы будут обнаружены на спутниках Юпитера и на спутнике Нептуна - Тритоне. Не исключены и остаточные формы жизни на Марсе, но там мы, похоже, опоздали на миллиард лет. Скорее всего, "живыми" являются только планеты, обладающие открытыми морями и плотной активной атмосферой - в солнечной системе это Земля и Титан.
Дальнейшие поиски жизни, таким образом, должны вестись вне солнечной системы. В 2008 году стартует новый проект ESA - "Эддингтон", предназначенный для поиска пригодных для жизни планет в других звездных системах. По малым колебаниям светового потока от звезды при прохождении перед ней планеты, "Эддингтон" сможет обнаруживать не только газовые гиганты, подобные Юпитеру или Сатурну, но и объекты размером с Марс, Ганимед или Титан. Иначе говоря, появится возможность обнаруживать крупные спутники планет-гигантов в других звездных системах. Проект можно считать обреченным на успех, поскольку уже сейчас известно около сотни экзопланет типа Юпитера и вероятность наличия у них спутников с необходимыми размерами близка к ста процентам.
Теперь мы знаем уже два существенно различных комплекса условий, закономерно порождающих биологические системы - земной и "титанический". Уверен, после некоторых дополнительных исследований, мы сможем построить достаточно надежные модели прогнозирования множества других сред, обладающих тем же свойством.
Так мы получим ответ на вопрос, куда лететь.
Теперь следует выяснить, как долететь до "перспективного" объекта, когда он будет найден - ведь вероятное расстояние до такого объекта составит ориентировочно 5 - 10 световых лет.
Здесь я выскажу свое мнение дилетанта. Для этого отвечу сначала на третий вопрос - зачем летим.
Полагаю, что за информацией.
Возможно - за чисто утилитарной информацией (той, которую можно использовать в земных технологиях). В таком случае, нас интересует полет автоматического зонда в одну сторону (у "Гюйгенса", кстати, тоже one way ticket - модуль так и остался на поверхности Титана). Далее, если бы такой зонд создавался сейчас, а не в 1997 г., все его электронное оборудование, включая гораздо более мощный бортовой компьютер, можно было бы поместить в корпус размером со спичечный коробок. С учетом развития нанотехнологий, через 5 лет (когда проект "Эддингтон") даст список перспективных объектов, необходимое оборудование зонда уместится в пуговицу, а через 10 лет - в булавочную головку. Объект такого размера, как ни странно, вообще не нуждается в двигателе - его можно выбросить в космос и разогнать до околосветовой скорости лазерным лучом, а затормозить при подлете к объекту с помощью обратного солнечного паруса. Желающие могут произвести расчеты и убедиться: никаких запредельных мощностей для этого не требуется, только высокая точность. Кроме того, подобные зонды будут не особенно дорогими игрушками, так что их можно будет посылать одновременно к десяткам перспективных объектов.
При таком подходе информация от ближайших объектов будет получена менее, чем через 15 лет после запуска зондов.
А что дальше? Честно говоря, я совершенно себе этого не представляю, но достаточно и того, о чем уже было сказано. В ближайшие четверть века человечество имеет шанс дотянуться до звезд. И главная, на мой взгляд, задача - не упустить этот шанс.