Новости всё Наука - iCity.life Сочи

За последние десять лет человечество существенно ускорило темпы поиска планет, находящихся за пределами Солнечной системы. Нет, с одной стороны, это, безусловно, замечательно – много новой научной информации, но с другой – а что мы будем делать со всеми этим планетами? Конечно, сейчас уже не вызывает сомнений, что однажды человечество станет межпланетным видом, но до этих времен еще необходимо дожить. Так что же нам делать все это время? Неужели просто ждать, или все-таки следует начинать к этому готовиться уже сейчас?

Такие вот возникающие вопросы в научной и околонаучной среде приводят к весьма интересным и амбициозным предложениям. Таким предложением, например, является проект Project Blue, в рамках которого предлагается создать космический телескоп, чья единственная задача будет заключаться в прямом наблюдении и исследовании любых планет, находящихся в созвездии Альфа Центавра, которые должны будут стать первой целью межзвездных полетов. Или вот, например, Breakthrough Starshot – совместная инициатива знаменитого физика-теоретика Стивена Хокинга и российского миллиардера Юрия Мильнера, ставящая перед собой задачу по отправке к Альфе Центавра космического аппарата наноразмеров «верхом» на очень мощном лазерном луче, который сможет доставить его туда всего за 20 лет. Но, пожалуй, самым дерзким и амбициозным среди представленных предложений за последнее время является «Проект Генезис», ставящий перед собой задачу заселения планет за пределами Солнечной системы «семенами жизни».

Автором предложения является доктор Клаудиус Грос, физик-теоретик из Института теоретической физики при Франкфуртском университете имени Иоганна Вольфганга Гёте. В 2016 году Грос опубликовал статью, описывающую, как можно было бы стимулировать распространение микробной жизни на «частично обитаемых экзопланетах» (то есть планетах, способных поддерживать жизнь, но не способных самостоятельно ее породить) с помощью роботизированных миссий, в рамках которых на эти планеты будут отправлены специальные генные фабрики.

Цель «Проекта Генезис» заключается в заселении «частично обитаемых экзопланет» семенами жизни, тем самым положив начало новой эволюции

Не так давно портал Universe Today написал об одном из последних исследований доктора Гроса, в котором он предложил использовать в качестве системы замедления межзвездного космического аппарата специальный магнитный парус, который пришелся бы весьма кстати тому же проекту Хокинга и Мильнера. Порталу Futurism, в свою очередь, удалось связаться с Гросом и более подробно расспросить его о «Проекте Генезис». Ниже будут представлены ответы на самые часто задаваемые вопросы. Кроме того, все желающие могут ознакомиться с подробной статьей Гроса «Developing Ecospheres on Transiently Habitable Planets: The Genesis Project» («Развитие экосфер на транзиентно обитаемых планетах: Проект Генезис»), правда на английском языке.

Какая цель у «Проекта Генезис»?

Космос полон самых разнообразных экзопланет, каждая из которых обладает своим уникальным размером, показателями температуры и химическим составом. Целью «Проекта Генезис» является создание альтернативных эволюционных путей для земной жизни на планетах, хоть и являющихся потенциально обитаемыми, но не имеющих своей жизни. Многие ученые считают, что самая простая жизнь – не такое уж и редкое явление для Вселенной. Гораздо реже в ней встречаются именно сложные организмы. Мы не знаем этого наверняка, но на данный момент именно это мнение имеет широкую поддержку.

При наличии подходящих условий простая жизнь может развиваться очень быстро. Сложность возникает именно в том, чтобы создать сложные организмы. На той же Земле для этого потребовалось огромное количество времени. Так называемый Кембрийский взрыв произошел всего около 500 миллионов лет назад, то есть спустя почти 4 миллиарда лет после образования планеты. Если мы сможем подарить планетам возможность ускорить процесс эволюции, то, возможно, тем самым создадим собственные Кембрийские взрывы.

Какие планеты заселять?

Основными кандидатами являются обитаемые «кислородные планеты», располагающиеся вокруг звезд спектрального класса М (красные карлики), той же TRAPPIST-1, например. Вполне вероятно, что насыщенная кислородом изначальная атмосфера этих планет предотвращала развитие абиогенеза, то есть самостоятельного возникновения жизни.

Сегодня астрономы чаще всего ищут планеты рядом с красными карликами. Однако планеты у таких звезд будут существенно отличаться от тех, что встречаются рядом с солнцеподобными звездами. При звездообразовании требуется определенное время для того, чтобы достичь необходимых условий для начала термоядерной реакции и производства энергии. Например, у нашего Солнца на это потребовалось около 10 миллионов лет, что довольно быстро по космическим меркам. Однако у звезд вроде TRAPPIST-1 это может занять от 100 миллионов до 1 миллиарда лет. И только после этого они начнут снижать свою температуру, становясь более пригодными для появления жизни на рядом расположенных с ними планетах.

Планеты вокруг TRAPPIST-1, вероятнее всего, были (и, возможно, до сих пор остаются) очень горячими, так как звезда очень долгое время сама оставалась горячей. Мощное УФ-излучение за это время расщепило всю воду, находящуюся в их атмосфере, на кислород и водород. Оба этих элемента затем улетучиваются в космос. Быстрее это происходит с водородом, кислород же, как правило, задерживается. Все исследования указывают на то, что планеты TRAPPIST-1 имеют кислород в своей атмосфере, но он является продуктом химических реакций, а не фотосинтеза (как у нас на Земле).

Существует большая вероятность того, что такие кислородные планеты полностью стерильны (безжизненны), так как кислород усиливает парниковый эффект. Мы считаем, что в нашей галактике могут находиться миллиарды кислородных планет. На них нет жизни, хотя как раз для сложной жизни требуется кислород. В научной фантастике нам часто показывают планеты с одинаковыми атмосферными условиями и жизнью. Возможно, через 500 миллионов лет в нашей галактике тоже появятся подобные планеты. Добиться этого мы могли бы путем их искусственного заселения.

Иллюстрация, показывающая, как может выглядеть система TRAPPIST-1 со стороны планеты TRAPPIST-1f (самая большая справа)

Какие организмы отправлять?

Первая волна состояла бы из одноклеточных автотрофов, синтезирующих органические вещества из неорганических. Эти фотосинтезирующие организмы представляют собой первые звенья пищевых цепей. Именно они являются первичными продуцентами органического вещества в биосфере и обеспечат пищей гетеротрофов, отправлять которые следует второй волной.

И как же их отправить на заселение других планет?

Это будет зависеть от того уровня технологий, которым мы будем располагать. Если существенно продвинемся в технологическом плане, то сможем использовать так называемую миниатюрную фабрику генов. Этот проект вообще потребует большого уровня миниатюризации. Если мы сможем освоить нужный уровень, то это станет идеальным решением. Отправить целую базу данных генов, а затем выбрать наиболее оптимальный организм для заселения. Если это невозможно, то использовать замороженные гены. Опять же, все зависит от того, каким уровнем технологий вы обладаете.

Можно также попробовать отправить искусственно созданную жизнь. Синтетическая биология – новое и весьма привлекательное поле в науке, включающее активное использование методов перепрограммирования генетического кода. Научная фантастика рассказывает нам о видах, обладающих разным генетическим кодом. Сегодня ученые пытаются то же самое получить и на Земле. Конечная цель за всем этим – получение новой живой формы, основанной на ином генетическом коде. Для Земли такой прогресс будет крайне опасным, но для другой планеты это может принести пользу.

А если эти миры уже обитаемы?

«Проект Генезис» — это проект о жизни, а не о ее уничтожении. Поэтому мы, конечно, хотели бы избежать такого развития событий. Перед отправленными зондами будет поставлена задача сначала выйти на орбиту нужных планет. С орбиты мы сможем уже точно выяснить, имеются ли на той или иной планете сложные формы жизни. «Проект Генезис» в первую очередь направлен на планеты, которые всегда оставались необитаемыми. Земля обитаема миллиарды лет, но по поводу экзопланет мы не уверены.

Звезда освещает атмосферу экзопланеты

Экзопланет великое множество. Каждая обладает своим размером, температурой и потенциалом обитаемости. Многие из этих планет могут стать обитаемыми через какое-то время, возможно, через миллиард лет. Однако у жизни, возможно, просто не хватит времени для того, чтобы развиться в сложные формы. Перед вами стоит выбор: оставить все как есть или попытать удачу и постараться помочь сложной жизни там появиться.

Некоторые считают, что все бактериальные культуры очень важны. Но на Земле нет каких-то особых установок по защите всех бактерий. В то же время мы почему-то начинаем переживать о планетарной безопасности других миров. Вот мы говорим, что любая жизнь важнее возможности ее изучения, так? На Марсе, вероятнее всего, одно время тоже существовала жизнь. Сейчас ее там нет, возможно, за исключением лишь нескольких видов бактерий. Они такие же бесценные, как и те, что могут встретиться на интересующих нас экзопланетах. Но тем не менее мы собираемся отправиться на Марс, то есть фактически наплевав на его планетарную экосистему и безопасность, поставив под угрозу исчезновения эти бактерии. Разве для вас здесь нет никаких противоречий?

Я очень оптимистично настроен по поводу обнаружения внеземной жизни, но что делать с теми планетами, где жизни мы не найдем? «Проект Генезис» может стать альтернативой, позволяющей создавать жизнь, а не уничтожать ее.

Будет ли от этого какая-то польза человечеству?

И да и нет. Да, так как наши потомки (или представители любой другой разумной и технологически продвинутой цивилизации, которая будет жить к тому моменту на Земле) смогут посетить планеты «Проекта Генезис» через 10-100 миллионов лет (что рассматривается в качестве минимального времени для того, чтобы засеянная на этих планетах жизнь могла в полной мере адаптироваться и развернуться). Нет, так как речь в данном случае будет идти о настолько далеких временных перспективах, что говорить о «пользе» было бы сейчас нерационально.

Проект Starshot – инициатива организации Breakthrough Foundation, ставящая целью осуществление человечеством первого межзвездного полета

Как скоро мы будем готовы к подобному проекту?

Для отправки зондов «Генезис» потребуется такая же направленная энергетическая система запуска, как и для запланированной миссии Breakthrough Starshot. В рамках последнего в другую звездную систему планируется отправка очень быстрого, очень маленького и очень легкого, весом в 1 грамм, космического зонда с помощью мощной направленной системы лазеров. Аналогичную лазерную технологию можно использовать и для отправки чего-то более крупного, но в результате этого скорость запускаемого объекта будет ниже. Относительно ниже, разумеется. Поэтому в конечном итоге все будет зависеть от того, что будет наиболее оптимальным.

В статье о магнитном парусе, которую я недавно написал, была описана испытательная миссия, которая могла бы доказать возможность такого путешествия. Если кратко, то в ней говорится о возможности запуска в космос объекта размером с автомобиль и весом в одну тонну, а также разгоне этого объекта до скорости примерно в 1000 км/с. Конечно, для межзвездного полета относительно скорости света это очень мало, но по земным меркам это очень быстро. Дело в том, что при таких дальних полетах, вы, жертвуя скоростью и снизив ее примерно в 100 раз, можете использовать массу в 10 000 раз выше. Запуск зонда «Проекта Генезис» весом в тонну все равно будет возможен с помощью технологий, предлагающихся к использованию в проекте Breakthrough Starshot.

Кроме того, благодаря такому подходу мы сразу решаем и проблему, связанную с необходимостью строительства новой стартовой площадки. В данном случае мы сможем адаптировать и использовать то же самое оборудование, что и в случае проекта Breakthrough Starshot. Как только оно будет построено, то единственное, что останется, – провести испытательный запуск магнитного паруса, и если все получится, то приступать к новой фазе проекта. Если смотреть реалистично, то реализовать все это можно будет в ближайшие 50-100 лет.

Есть ли противники у данного проекта?

Есть три основные стороны. Первая – религиозная. Религиозные противники «Проекта Генезис» говорят о том, что люди не должны пытаться играть бога. Однако они не понимают или не хотят понять, что «Проект Генезис» — это не проект создания жизни. Это проект, который сможет предоставить жизни возможность для будущего развития. Не на Земле, а где-то в космосе.

Согласно многочисленным исследованиям, Марс по-прежнему может поддерживать жизнь, что в свою очередь лишь увеличивает накал споров о «планетарной защите»

Вторая сторона – сторонники идеи планетарной защиты, которые утверждают, что мы не должны вмешиваться в экосистему уже сформировавшихся планет. Сами подумайте, некоторые люди, выступающие против «Проекта Генезис», даже приводят в качестве аргумента цитату «первой директивы Звёздного флота» из вымышленной вселенной «Звездного пути». Как бы там ни было, «Проект Генезис» полностью поддерживает идею защиты планет, уже являющихся домом для сложных форм жизни, или планет, где сложная жизнь самостоятельно сможет развиться в будущем. Целью «Проекта Генезис» являются только те планеты, где сложные формы жизни не смогут появиться и развиваться самостоятельно.

Третий аргумент противников проекта связан с якобы недостаточным уровнем его потенциальной пользы для человечества. Проще говоря, они считают, что «Проект Генезис» не отвечает интересам человечества. Если ставить вопрос таким ребром, то, действительно, приоритетные ценности для тех или иных видов (например, человечества), как правило, ставятся превыше всего остального. То есть все хорошо то, что хорошо для собственного вида. В таком случае огромные финансовые затраты на проект, подобный «Проекту Генезис», действительно будут не в пользу нашего собственного вида, и, следовательно, с такой позиции его можно рассматривать бессмысленным.