Насколько редка жизнь в космосе? Сколько планет нужно проверить, чтобы понять наше место во Вселенной?

Вопрос «Одни ли мы во Вселенной?» будоражит умы не одно столетие. Раньше это была тема для философов и писателей-фантастов, но сегодня — это передний край науки. Мы всматриваемся в бездну космоса, пытаясь уловить хотя бы намёк, эхо другой жизни. Но как это сделать, когда звёзды так ослепительно ярки, а планеты — лишь крошечные, тусклые точки рядом с ними?

Представьте себе: найти планету, похожую на Землю, у другой звезды — это как разглядеть светлячка рядом с мощным прожектором с расстояния в сотни километров. Задачка, прямо скажем, не из лёгких. Но астрономы — народ упорный и изобретательный.

Хитрый план: заставить звезду «замолчать»

И вот на сцену выходит концепция миссии LIFE (Large Interferometer For Exoplanets). Это не просто один телескоп, а целая команда — четыре космических аппарата, которые будут летать слаженным строем. Зачем так сложно? Вся соль в интерферометрии.

Попробую объяснить на пальцах. Представьте, что вы слушаете музыку в шумном месте. Если у вас есть наушники с шумоподавлением, они улавливают внешний шум и создают «антишум» в противофазе, который гасит нежелательные звуки. Похожий фокус провернут и телескопы LIFE. Они соберут свет от звезды так хитро, что волны этого света, наложившись друг на друга, взаимно уничтожатся. Этот трюк называется нуль-интерферометрия. Звезда как бы «замолкает», и на передний план выходит тусклый свет её планет. Гениально, не правда ли?

Но LIFE не будет делать красивые фотографии планет. Его задача — спектроскопия. Он разложит свет планеты на составляющие, как призма раскладывает солнечный луч на радугу. В этом «спектре» учёные ищут «отпечатки пальцев» различных газов в атмосфере планеты — так называемые биосигнатуры.

Что это за «подписи» жизни? Ну, конечно, кислород — без него мы бы тут не сидели. Водяной пар, озон, метан… Даже такие экзотические штуки, как диметилсульфид (его производят морские водоросли на Земле). Если LIFE найдёт такую комбинацию газов, которая на безжизненной планете просто так не образуется, — это будет заявка на сенсацию!

А если тишина? Сила «ничего»

Но вот тут начинается самое интересное. А что, если LIFE просканирует десятки планет — и ничего? Никаких явных признаков жизни. Означает ли это провал миссии и горькое разочарование? Как ни странно, нет!

Именно здесь на помощь приходит статистика, и это, пожалуй, не менее захватывающая часть истории. Учёные из команды LIFE (пока это, напомню, только концепция, проект на бумаге) задались вопросом: сколько планет нужно проверить безрезультатно, чтобы сделать серьёзные выводы о распространённости жизни?

Они использовали так называемую байесовскую статистику. Не пугайтесь термина! Суть её в том, что мы обновляем нашу уверенность в чём-то по мере поступления новых данных, учитывая то, что мы уже знаем (или предполагаем). Помните пример из перевода про гром и фейерверк? Если на улице июль и гремит гроза, вы с большей вероятностью подумаете про гром. А если канун Нового года — про фейерверк. Это и есть байесовский подход в быту.

Так вот, расчёты показали: если LIFE изучит, скажем, от 40 до 80 подходящих планет (размером с Землю, в обитаемой зоне) и не найдёт убедительных биосигнатур, то учёные смогут с высокой долей уверенности сказать: «Похоже, жизнь, способная заметно менять атмосферу планеты, встречается реже, чем на 10-20% таких миров».

Что это значит на самом деле?

Это не будет означать, что жизни нет вообще нигде. Конечно, нет! Но это установит важный верхний предел. Мы сможем сказать: «Окей, обитаемые миры — это не каждая вторая или третья подходящая планета, как мечталось некоторым. Это, возможно, гораздо более редкое явление». Чем больше планет будет проверено с нулевым результатом, тем ниже будет опускаться эта планка распространённости.

Понимаете, в чём прелесть? Даже «молчание» Вселенной в ответ на наши поиски будет нести в себе ценнейшую информацию! Это поможет нам понять, насколько уникальна (или типична) наша собственная Земля.

Ложка дёгтя: не всё так просто

Конечно, нельзя не упомянуть о сложностях. Обнаружить слабые сигналы газов в атмосфере крошечной планеты за триллионы километров — задача на грани возможного. Можно что-то пропустить. Или, наоборот, принять за биосигнатуру то, что имеет небиологическое происхождение. А ещё нужно быть уверенным, что мы правильно выбрали планеты для исследования — действительно ли они «потенциально обитаемы»?

Как сказал один из авторов исследования, Даниэль Ангерхаузен: «Дело не только в количестве планет, но и в том, чтобы задавать правильные вопросы и понимать, насколько мы уверены в своих методах». Чрезмерная самоуверенность здесь может сыграть злую шутку.

Шаг к пониманию нашего места

Миссия LIFE — это пока мечта, амбициозный проект. Но сама идея и проведённые расчёты показывают, как далеко шагнула наука в поисках ответа на вечный вопрос. Будет ли найден кислород на далёкой экзопланете? Или метан, который не объяснить вулканами? Мы не знаем.

Но даже если первые результаты будут «нулевыми», это не станет концом поисков. Наоборот, это будет важным шагом к пониманию нашего места в этом огромном, и пока таком загадочном, Космосе. Узнать, что жизнь — это редчайший драгоценный камень, разбросанный по галактике, или обыденность — это само по себе невероятно важно. В любом случае, мы станем чуточку лучше понимать Вселенную и самих себя. А разве не это главная цель науки?