В новом выпуске программы StarTalk известный астрофизик Нил Деграсс Тайсон и комедиант Чак Найс обсуждают современные подходы к поиску внеземной жизни во Вселенной. Главным гостем студии стал астробиолог, доктор Дэвид Гринспун, который недавно занял пост старшего научного сотрудника NASA по вопросам астробиологической стратегии. В центре дискуссии — новые космические миссии к ледяным спутникам, проблемы определения феномена жизни, конвергентная эволюция и математика как универсальный язык межзвездного общения.
🌌 Объединение космоса: от академического раскола к общему поиску 1:17
Исторически между исследователями дальнего космоса и планетологами существовал негласный барьер. Нил Деграсс Тайсон вспоминает, что в годы их совместной учебы в аспирантуре астрофизика и планетология находились по разные стороны баррикад. Астрофизики изучали далекие галактики и космологию с помощью мощных телескопов, тогда как планетологи концентрировались на телах Солнечной системы. В академической среде даже бытовала шутка, что если к объекту можно подлететь и взять образцы, то это уже не чистая астрономия, а работа лаборанта.
Дэвид Гринспун подтверждает, что в период его обучения на факультете планетологии профессора с кафедры астрономии через дорогу призывали студентов «не ходить туда». Приоритеты научного сообщества наглядно отражались в главном профильном издании — The Astrophysical Journal. Статьи в каждом выпуске располагались строго по мере убывания расстояния от Земли:
- Космическое микроволновое фоновое излучение (реликтовое излучение);
- Крупномасштабная структура Вселенной;
- Активные ядра галактик;
- Наблюдения за Сатурном.
Ситуация коренным образом изменилась с открытием экзопланет. По признанию Гринспуна, теперь обе дисциплины нуждаются друг в друг как никогда прежде, что привело к подлинному слиянию умов и научных подходов.
🚀 Стратегия NASA: как планируют поиск жизни и создание искусственных организмов 3:43
Новая роль Дэвида Гринспуна в NASA в качестве старшего научного сотрудника по астробиологической стратегии заключается в координации долгосрочных планов космического агентства. В его обязанности входит содействие исследованиям, объединение разрозненных научных групп и формирование приоритетов развития на основе рекомендаций сообщества.
Основополагающими документами для космического агентства служат так называемые «Десятилетние обзоры» (Decadal Surveys). Нил Деграсс Тайсон отмечает важную особенность американского астрономического сообщества: ученые предпочитают не спорить о распределении бюджетов публично, решая все разногласия на внутренних закрытых дискуссиях. Помимо общего обзора, планетологи опираются на специализированный документ — «Астробиологическую стратегию» (Astrobiology Strategy), рассчитанную на 10 лет. В настоящее время команда Гринспуна начинает опрос исследователей для составления обновленного плана на следующее десятилетие.
В контексте поиска внеземной жизни Чак Найс высказал идею: возможно, человечество должно не просто искать организмы, а выступить в роли создателей («прогениторов»), как в научно-фантастическом фильме «Прометей». Гринспун пояснил текущее состояние дел в этой области:
- Эксперименты по происхождению жизни: NASA активно поддерживает лабораторные исследования, направленные на воссоздание химических шагов, которые привели к появлению первых живых организмов на Земле.
- Синтетическая биология: Разработки по созданию искусственных форм жизни ведутся, хотя и не являются главным приоритетом текущей программы астробиологии. При этом Гринспун упомянул существующий в научной среде провокационный прогноз, согласно которому первая «чужеродная» жизнь, с которой столкнется человечество, может быть создана искусственно в земной лаборатории.
🌊 Загадки ледяных миров: Энцелад против Европы 11:34
Одним из наиболее перспективных направлений поиска внеземной жизни признаны океаны внутри ледяных лун планет-гигантов. Нил Деграсс Тайсон упомянул инженеров, которые совместно с NASA разрабатывают концепт автономного робота-червя. Такое устройство предназначено для проникновения сквозь ледяную кору Сатурна или Юпитера и поиска живых организмов в подледной жидкой воде.
Гринспун подтвердил, что NASA выделяет ресурсы на подобные экспериментальные инженерные проекты. Особый интерес для астробиологов представляет спутник Сатурна Энцелад. Данные с зонда Cassini показали, что из его недр в открытый космос вырываются мощные гейзеры. Химический состав этих выбросов указывает на то, что подледный океан содержит необходимый набор биогенных элементов и источников энергии для существования жизни. По мнению некоторых планетологов, Энцелад даже превосходит Европу по перспективности, поскольку для взятия образцов не нужно бурить лед — достаточно пролететь сквозь шлейф гейзера или собрать выпавший на поверхность снег. В шлейфах гейзеров Энцелада был обнаружен цианистый водород ($HCN$). Несмотря на его токсичность для человека, для примитивной химии это важнейшее соединение углерода и азота, которое служит основой для формирования аминокислот.
Чак Найс поднял физический парадокс: почему под толстой ледяной корой этих лун, находящихся далеко за пределами классической «зоны обитаемости», сохраняется жидкая вода? Ученые объяснили механизмы внутреннего нагрева:
- Приливное флексирование (сжатие): Гравитационное взаимодействие с планетами-гигантами и соседними лунами постоянно деформирует и «сжимает» недра спутников, выделяя колоссальное количество тепла за счет трения.
- Радиоактивный распад: Каменистые ядра ледяных лун содержат нестабильные элементы, естественный распад которых обеспечивает постоянный приток геотермальной энергии. Благодаря приливному нагреву на дне океанов могут существовать гидротермальные источники, аналогичные земным глубоководным вентам, где, как предполагается, могла зародиться жизнь на Земле.
🦎 Конвергентная эволюция: внешность пришельцев и растительность на экзопланетах 18:42
В традиционной рубрике ответов на вопросы слушателей пользователь Брэд Лестер поинтересовался вероятностью существования деревьев на экзопланетах и тем, обусловило ли наличие древесной среды появление у организмов конечностей, пальцев и рук (как у земных приматов).
Дэвид Гринспун разделил гипотетические эволюционные процессы на два фактора:
- Случайность и контингентность: Согласно концепции палеонтолога Стивена Джея Гулда, если бы мы «перезапустили пленку эволюции» Земли сначала, мы бы получили совершенно иную биосферу из-за фактора случайности. По этой причине точное копирование человеческой формы на других планетах маловероятно.
- Конвергентная эволюция: Схожие условия среды приводят к выработке одинаковых адаптационных решений. Поскольку звезды являются повсеместным источником энергии во Вселенной, развитие фотосинтеза крайне вероятно. Для улавливания света организмам понадобятся плоские структуры (аналоги листьев) и разветвленные опоры (аналоги ветвей), что делает появление древоподобной флоры весьма возможным.
Гринспун считает логичным и формирование определенных базовых черт у разумных существ: единый центральный процессор (голова) и пара глаз для стереоскопического зрения. При этом он соглашается с На́йсом в том, что вместо рук у существ вполне могут развиться ловкие щупальца.
Нил Деграсс Тайсон, опираясь на законы физики, предлагает смотреть на проблему шире: важна не конкретная форма органа, а его функция. Способы дистанционного восприятия среды (зрение) или локомоции (передвижения) могут быть реализованы по-разному. Например, у насекомых глаза устроены иначе, чем у млекопитающих, а змеи прекрасно перемещаются без рук и ног.
🎬 Пришельцы в кино: от «Капли» до «Прибытия» 24:41
Слушатель Том Лелус из Швеции задал вопрос о любимых научно-фантастических фильмах участников.
Нил Деграсс Тайсон подчеркнул, что его любимым кинематографическим пришельцем является существо из фильма «Капля» (The Blob). По мнению Тайсона, это самый креативный образ в истории Голливуда, поскольку у него нет костей, кожи, глаз, рта, зубов и конечностей, что выгодно отличает его от типичных антропоморфных монстров.
Дэвид Гринспун выделил две картины:
- «2001 год: Космическая одиссея» (1968): Фундаментальный фильм, где создатели поступили гениально, не показав пришельцев напрямую, а лишь обозначив их присутствие. Гринспун напомнил, что молодой Карл Саган консультировал продюсеров ленты и настоятельно рекомендовал оставить облик внеземного разума на усмотрение воображения зрителей. Саган применил этот же прием в своем романе «Контакт». Самого Гринспуна можно заметить на архивных кадрах в шестом эпизоде оригинального сериала «Космос» Сагана: в 1979 году он, будучи молодым стажером с пышной прической афро, попал в объектив камеры в Лаборатории реактивного движения (JPL) во время получения первых снимков Европы от Voyager 2.
- «Прибытие» (2016): Картина получила высокую оценку астробиолога за реалистичное и правдоподобное изображение пришельцев-гептаподов, парящих в контролируемой атмосфере за матовым стеклом. Также Гринспун упомянул фантастический триллер «Прибытие» (1996) с Чарли Шином, назвав его недооцененной лентой, поднимающей вопросы изменения климата.
🛰️ Миссия Europa Clipper и смертоносная радиация Юпитера 28:42
Обсуждая вопрос слушателя Ивана Дузы из Абу-Даби о подледном океане Европы, ученые детализировали параметры этого небесного тела. Толщина ледяного панциря Европы оценивается в диапазоне от 10 до 100 километров. Несмотря на значительную толщину, в масштабах космического тела размером с Луну этот слой считается тонкой корой, под которой скрывается глубокий океан, содержащий жидкой воды больше, чем все океаны Земли вместе взятые.
Для детального изучения условий обитаемости готовится к запуску аппарат Europa Clipper. На вопрос Тайсона о том, почему NASA планирует лишь орбитальную миссию вместо немедленной посадки, Гринспун привел ключевые аргументы:
- Необходимость предварительного картирования: Посадка требует детального изучения рельефа, чтобы выбрать максимально безопасную и научную точку. В качестве аналогии приводится программа Apollo: перед высадкой людей американские аппараты серии Ranger провели глобальную фотосъемку Луны.
- Экстремальная радиация Юпитера: Магнитное поле Юпитера генерирует мощнейшие радиационные пояса. Электроника любого аппарата на орбите самой Европы быстро выйдет из строя. Поэтому Europa Clipper будет обращаться вокруг Юпитера по вытянутой орбите, совершая кратковременные стремительные подлеты к Европе для сбора данных и быстро уходя в безопасную зону. Вся ключевая аппаратура корабля защищена специальным сверхпрочным контейнером, известным как «Сейф» (The Vault).
При этом радиация выполняет и полезную функцию для потенциальной биосферы Европы. Бомбардируя поверхностный лед, заряченные частицы расщепляют молекулы воды ($H_2O$), высвобождая кислород и окислители. Со временем эти вещества могут проникать сквозь трещины вглубь океана, служа важным источником химической энергии для местных организмов.
🧮 Уравнение Дрейка и математический язык Вселенной 41:54
Отвечая на вопрос Патрика Веглински о критериях определения живой материи, Дэвид Гринспун озвучил текущий консенсус биологов: жизнью признается структура, способная к самовоспроизведению и развивающаяся по законам дарвиновской эволюции.
Слушатель Дэвид Гейер спросил об актуальности Уравнения Дрейка, используемого для оценки числа разумных цивилизаций в Галактике. Нил Деграсс Тайсон отметил, что в своей книге Welcome to the Universe, написанной в соавторстве с профессорами Принстонского университета, он приводил расчеты по состоянию на середину 2010-х годов. Гринспун подчеркнул, что Уравнение Дрейка — это не инструмент для получения точной цифры, а концептуальная основа для дискуссии, поскольку многие параметры уравнения остаются неизвестными. Озвучивая свое личное мнение («сняв шляпу сотрудника NASA»), Гринспун предположил, что в нашей Галактике может существовать около 1000 активных технологических цивилизаций, однако погрешность этого расчета колоссальна — от нуля до миллиона.
Гринспун выдвинул гипотезу относительно долговечности таких цивилизаций: если разумный вид преодолевает критическую, «подростковую» фазу технологического развития, не уничтожив себя, его шансы на долговременное выживание резко возрастают благодаря достижению технологической и экологической стабильности.
В финале программы участники обсудили вопрос Марии Гейл о математике как универсальном языке общения с пришельцами. По мнению Гринспуна, если математические законы не универсальны, то коммуникация с иным разумом станет практически невозможной, так как у нас не останется точек соприкосновения, кроме общего физического пространства. Математика вшита в саму структуру Вселенной — это не то, что мы изобрели, а то, что открыли. Самым простым сигналом для демонстрации разумности Гринспун считает отправку идеального круга или цифрового кода, его формирующего.
Нил Деграсс Тайсон напомнил об историческом проекте организации связи с инопланетянами, который приписывают Карлу Фридриху Гауссу. Идея заключалась в том, чтобы вырубить в сибирской тайге гигантские просеки в форме прямоугольного треугольника и засеять их рожью, а по бокам построить огромные квадраты, наглядно демонстрирующие теорему Пифагора ($a^2 + b^2 = c^2$). Ночью эти контуры предполагалось зажечь, чтобы потенциальные наблюдатели с Марса или Луны увидели геометрическое доказательство. Чак Найс иронично заметил, что пришельцы, зафиксировав такой сигнал, могли бы сказать: «Они достаточно умны, чтобы понять теорему Пифагора, но достаточно глупы, чтобы сжечь собственную планету ради ее демонстрации».
