Не ищите «зеленых человечков»: какой может быть жизнь за пределами Земли?

Что такое жизнь? Вопрос, который кажется простым на первый взгляд, ставит в тупик даже самых маститых ученых. Ведь у нас есть лишь один-единственный пример для изучения — жизнь на нашей родной планете. Но что, если где-то там, среди бесчисленного множества звезд, существуют формы жизни, настолько отличающиеся от всего, что мы знаем, что мы можем даже не распознать их при встрече?

Именно этот вопрос не дает покоя астробиологам — исследователям, чьей целью является поиск жизни за пределами Земли. Они пытаются выйти за рамки привычных представлений, разрабатывая универсальные принципы, по которым развиваются сложные системы, будь то биологические организмы или нечто совершенно иное.

Неизведанные миры экзопланет

С тех пор, как в 1995 году человечество впервые обнаружило планету, вращающуюся вокруг другой звезды, счет экзопланет пошел на тысячи. И среди них есть немало тех, что похожи на Землю — небольшие, каменистые, находящиеся в так называемой «обитаемой зоне» своей звезды. Там, где достаточно тепло, чтобы вода могла существовать в жидком виде, а значит, теоретически, могла бы зародиться и жизнь… по крайней мере, в том виде, в котором мы ее знаем.

Представьте себе: по оценкам ученых, только в нашей галактике может существовать около 300 миллионов мест, где потенциально могла бы возникнуть жизнь! Это и экзопланеты, и их спутники, и, возможно, другие небесные тела. Поистине необъятное поле для исследований.

Жизнь: что это?

Но вернемся к самому началу. Как определить, что перед нами живой организм, а не просто набор сложных молекул? Ведь даже если мы увидим нечто, движущееся и, казалось бы, реагирующее на окружающую среду, как мы поймем, что это не просто сложная химическая реакция?

НАСА предлагает свое определение: жизнь — это самоподдерживающаяся химическая система, способная к эволюции по Дарвину. То есть, нечто, способное приспосабливаться к окружающей среде и передавать свои свойства по наследству. Но так ли универсально это определение? Обязательно ли дарвиновская эволюция является единственным возможным путем развития? И какие химические реакции, кроме тех, что известны нам на Земле, могут привести к возникновению жизни?

За пределами углерода и воды

Земная жизнь, от крошечной бактерии до гигантского синего кита, возникла из единого микробного предка миллиарды лет назад. Все живые организмы на нашей планете построены на основе одних и тех же химических процессов. И, возможно, эти процессы универсальны для всей Вселенной. А может быть, и нет.

Не так давно группа ученых собралась, чтобы поразмышлять над этими вопросами. Они попытались взглянуть на проблему шире: не ограничиваться поиском жизни, похожей на земную, а попробовать понять общие принципы возникновения порядка во Вселенной, независимо от того, идет ли речь о биологических системах или о чем-то совершенно другом.

Их гипотеза звучит так: сложные системы, будь то химические вещества или минералы, находясь в определенной среде, способны накапливать информацию и становиться все более сложными. Со временем, через своего рода естественный отбор, такие системы могут приобретать функции, необходимые для выживания. И, возможно, существует некий общий закон, описывающий эволюцию самых разных систем, а биологическая эволюция — лишь частный случай этого закона.

Информация как мера сложности

Что же такое «информация» в данном контексте? В биологии под информацией понимают последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК, которая определяет строение и функции организма. С этой точки зрения, чем больше информации об окружающей среде накапливает геном, тем сложнее он становится.

Но вот что интересно: оказывается, животные не обязательно сложнее микробов. Да, размер генома, а значит, и объем хранящейся в нем информации, у животных больше. Но если посмотреть на плотность эволюционной информации, то есть на долю функциональных генов в геноме, то окажется, что бактерии в этом смысле «спроектированы» эффективнее!

Поиски «неземной» биохимии

Поиск универсальной теории жизни продолжается. Ученые рассматривают альтернативы земной биохимии. Например, все известные нам организмы нуждаются в воде, которая служит растворителем, необходимым для протекания жизненно важных химических реакций. Но ведь теоретически роль растворителя могут выполнять и другие вещества: серная кислота, аммиак, жидкий углекислый газ и даже сера!

А что, если жизнь может быть основана не на углероде, как на Земле, а на каком-то другом элементе? Или, может быть, ей вообще не нужна планета для существования?

Техносигнатуры и минералы как подсказки

Как же искать жизнь, которая может быть настолько непохожа на все, что мы знаем? Ученые разрабатывают разные стратегии. Одна из них — изучение минерального состава поверхности экзопланет. Ведь на Земле разнообразие минералов тесно связано с эволюцией жизни. За миллиарды лет живые организмы научились использовать минералы для построения своих скелетов и жилищ, и количество известных минералов выросло с сотни до нескольких тысяч.

Например, цирконы — простые кристаллы, которые существовали еще до появления жизни. А вот апатит — сложный минерал, входящий в состав костей и зубов, — продукт биологической активности.

Другая стратегия — поиск так называемых техносигнатур, то есть следов разумной деятельности. Это может быть искусственное освещение, загрязнение атмосферы промышленными газами, или, например, радиосигналы, непохожие на естественные.

Когда же мы найдем «братьев по разуму»?

Когда и как произойдет первый контакт с внеземной жизнью — неизвестно. Может быть, мы обнаружим ее следы на одной из планет Солнечной системы, а может быть, придется заглядывать в атмосферы далеких экзопланет или ловить сигналы из глубин космоса.

Путь этот, несомненно, будет долгим и извилистым. Но, возможно, именно на этом пути нас ждут самые удивительные открытия, которые перевернут все наши представления о жизни, Вселенной и нашем месте в ней. И, кто знает, может быть, самая большая загадка — это не то, как выглядит внеземная жизнь, а то, как мы сможем ее узнать, когда она окажется прямо перед нами.