Доктор Аомава Шилдс (Aomawa Shields) — астроном, планетолог и профессор Калифорнийского университета в Ирвайне — в рамках проекта Talks at Google представила свои мемуары «Жизнь на других планетах» (Life on Other Planets). В ходе беседы с инженером Google Дженнифер Ферник она рассказала о поиске внеземной жизни через компьютерное моделирование климата, о масштабности Вселенной и о том, как личный опыт и занятия искусством помогли ей вернуться в науку после 11-летнего перерыва.
🌌 Поиск жизни: масштаб 10^22 и правило золотой середины 1:02
Главный вопрос, на который пытается ответить исследовательская группа Аомавы Шилдс: одиноки ли мы во Вселенной . Чтобы осознать вероятность обнаружения жизни, Шилдс приводит статистику: в наблюдаемой Вселенной насчитывается порядка 10^22 звезд .
Для визуализации этого числа Шилдс предлагает аналогию: 10^22 — это примерно столько же, сколько сухих песчинок на всех пляжах планеты Земля . Учитывая, что почти у каждой звезды есть планеты, а 20–25% из них находятся в «зоне обитаемости» (habitable zone), шансы на успех велики .
Ключевые критерии обитаемости, используемые в исследованиях Шилдс:
- Наличие жидкой воды: Это главный «общий знаменатель» для всей известной нам жизни .
- Зона Златовласки: Орбита планеты должна быть достаточно теплой для существования океанов, но не настолько жаркой, чтобы вода испарилась .
- Тип поверхности: Предпочтение отдается каменистым планетам, размер которых составляет от 1 до 1,5 радиусов Земли .
По мнению Аомавы Шилдс, если жизнь во Вселенной ограничивается только Землей, это было бы «ужасной тратой пространства» (цитируя фильм «Контакт») .
💻 Климатическое моделирование: как «собрать» пригодный мир 1:43
В своей работе Аомава Шилдс использует компьютерное моделирование климата — те же инструменты, которыми метеорологи предсказывают погоду на Земле, но с измененными параметрами . Ученые «крутят ручки» настроек, чтобы понять, какие планеты стоит изучать в первую очередь .
Параметры, которые можно менять в моделях:
- Тип и светимость звезды, вокруг которой вращается планета .
- Форма орбиты и наклон оси планеты .
- Состав атмосферы (наличие парниковых газов, озона и т.д.) .
- Тип поверхности (океан, лед, гранит, песок или даже растительность) .
Моделирование позволяет заполнить пробелы там, где бессильны прямые наблюдения. Например, модель может показать, что планета, полностью покрытая океаном, слишком быстро превратится в «паровую баню» из-за близости к звезде и уйдет в состояние неуправляемого парникового эффекта, как это случилось с Венерой .
Шилдс отмечает, что современные трехмерные глобальные климатические модели требуют огромных мощностей: расчет состояния одной планеты может занимать несколько недель . Несмотря на развитие ИИ, по мнению Шилдс, человеческий контроль остается критически важным для отделения реальных физических эффектов от системных ошибок модели .
🔭 Технологии наблюдения: от транзитов до James Webb 20:12
На сегодняшний день открыто около 5 500 экзопланет . Астрономы используют два основных метода для их изучения:
- Транзитный метод: Фиксация падения яркости звезды, когда планета проходит перед её диском. Это позволяет вычислить размер планеты .
- Метод лучевых скоростей (Доплеровский метод): Измерение «колебаний» звезды под воздействием гравитации планеты. Это дает информацию о массе планеты .
Зная массу и объем, ученые вычисляют плотность, что позволяет отличить каменистую планету от газового гиганта . Шилдс подчеркивает, что космический телескоп «Джеймс Уэбб» (James Webb Space Telescope) превзошел ожидания, подтвердив наличие атмосфер у планет земного размера, что ранее считалось маловероятным для этого аппарата .
В будущем ученые возлагают надежды на проекты LUVOIR (Large UV/Optical/IR Surveyor) и HabEx (Habitable Exoplanet Observatory) . Эти телескопы с 6-метровыми зеркалами позволят блокировать свет ярких звезд, чтобы напрямую фотографировать экзопланеты и искать «биосигнатуры» — специфические комбинации газов, которые могла произвести только жизнь .
🌍 Климатический кризис: уроки экзопланет для Земли 12:27
Шилдс проводит параллель между изучением далеких миров и экологической ситуацией на Земле. Модели, используемые для поиска жизни, изначально создавались для подтверждения антропогенного (человеческого) фактора в изменении климата .
Основные тезисы Шилдс по экологии:
- Однозначность данных: Модели доказывают, что именно выбросы CO2 ведут к росту глобальной температуры, выходящему за рамки природных циклов .
- Необходимость альтернатив: Поскольку запасы ископаемого топлива ограничены, а его использование разрушительно, переход на новые источники энергии неизбежен .
- Принцип «И то, и другое»: Шилдс не согласна с мнением, что нужно прекратить изучение космоса, пока не решены проблемы Земли. По её словам, понимание атмосфер экзопланет помогает лучше осознать хрупкость нашего собственного дома .
🎭 Личный путь: от актерского мастерства к звездам 28:10
История Аомавы Шилдс уникальна тем, что она покинула аспирантуру (PhD) и вернулась к защите диссертации только через 11 лет — срок, который она называет «одним солнечным циклом» . В этот перерыв она профессионально занималась актерским мастерством, окончив театральную школу, где и встретила своего будущего мужа .
Шилдс считает, что её первая попытка получить PhD была неосознанной: она делала это, потому что «так принято» . Вернувшись в науку через 11 лет, она пришла с осознанной страстью и желанием изучать именно экзопланеты, которые в середине 90-х только начали открывать . По мнению Шилдс, занятия искусством сделали её более целостным человеком и лучшим ученым .
🎓 Инклюзивность и будущее науки 31:35
Обсуждая барьеры в академической среде, Шилдс отмечает, что студенты из маргинализированных сообществ приносят в аудиторию не только учебники, но и «багаж» в виде исторического опыта расизма и дискриминации .
Её советы и принципы как наставника:
- Сила слова: Шилдс осознает власть профессора и никогда не говорит студентам, что им стоит выбрать другую карьеру, так как никто не в силах предсказать чужое будущее .
- Личное в профессиональном: Она убеждена, что личный опыт и чувства должны обогащать научную работу, а не игнорироваться .
- Rising Stargirls: Шилдс основала программу для девочек из числа этнических меньшинств, где обучение астрономии сочетается с искусством и личными историями, чтобы создать у детей «якорь» в науке через личную связь с Вселенной .
По мнению Аомавы Шилдс, если бы за стол переговоров и к научным исследованиям были допущены представители всех слоев общества, человечество смогло бы ответить на вопрос об одиночестве во Вселенной уже к 2050 году . Она призывает каждого делать маленькие шаги к своей мечте: будь то игра на пылящейся гитаре или чтение любимого журнала по утрам — это способы «дать Вселенной знать», что вы открыты для своего истинного призвания .
