Чи ми самотні у Всесвіті?

1. ПОШУКИ ЖИТТЯ В СОНЯЧНІЙ СИСТЕМІ....................................................... 3

2. УМОВИ ДЛЯ ЖИТТЯ В КОСМОСІ...................................................................... 5

3. ПОШУК ПОЗАЗЕМНИХ ЦИВІЛІЗАЦІЙ..................................................................... 7

4. ЗВ'ЯЗОК З ПОЗАЗЕМНИМИ ЦИВІЛІЗАЦІЯМИ.................................................... 9

5. ОЗМА ТА СЕРЕНДИП.................................................................................................. 10

6. МОВА БРАТІВ ПО РОЗУМУ.................................................................................... 12

ВИСНОВОК............................................................................................... 15

СПИСОК ВИКОРИСТАННОЇ ЛІТЕРАТУРИ.......................................................... 17

Введення

Немає нічого більш хвилюючого, ніж пошуки життя і розуму у Всесвіті. Унікальність земної біосфери і людського інтелекту кидає виклик нашої віри в єдність природи. Людина не заспокоїться, поки не розгадає загадку свого походження. На цьому шляху необхідно пройти три важливі щаблі: дізнатися таємницю народження Всесвіту, вирішити проблему походження життя і зрозуміти природу розуму.

Вивченням Всесвіту, його походження та еволюції займаються астрономи і фізики. Дослідженням живих істот і розуму зайняті біологи і психологи. А походження життя хвилює всіх: астрономів, фізиків, біологів, хіміків. На жаль нам знайома тільки одна форма життя - білкова і тільки одне місце у Всесвіті, де це життя існує, - планета Земля. А унікальні явища, як відомо, насилу піддаються науковому дослідженню. Ось якби вдалося виявити інші населені планети, тоді загадка життя була б вирішена набагато швидше. А якби на цих планетах знайшлися б розумні істоти... Дух захоплює, варто тільки уявити собі перший діалог з братами по розуму.

Але які реальні перспективи такої зустрічі? Де в космосі можна знайти підходящі для життя місця? Чи може життя зародитися в міжзірковому просторі, або для цього необхідна поверхня планет? Як зв "язатися з іншими розумними істотами? Питань багато...

1. ПОШУКИ ЖИТТЯ В СОНЯЧНІЙ СИСТЕМІ

МІСЯЦЬ - єдине небесне тіло, де змогли побувати земляни і ґрунт якого детально досліджено в лабораторії. Жодних слідів органічного життя на Місяці не знайдено.

Справа в тому, що Місяць не має і ніколи не мав атмосфери: її слабке поле тяжіння не може утримувати газ поблизу поверхні. З цієї ж причини на Місяці немає океанів - вони б випарувалися. Не прикрита атмосферою поверхня Місяця вдень нагрівається до 130 ° С, а вночі остигає до -170 ° С. До того ж на місячну поверхню безперешкодно проникають згубні для життя ультрафіолетові та рентгенівські промені Сонця, від яких Землю захищає атмосфера. Загалом, на поверхні Місяця для життя умов немає. Щоправда, під верхнім шаром ґрунту, вже на глибині 1 м, коливання температури майже не відчуваються: там постійно близько -40 ° С. Але все одно в таких умовах життя, ймовірно, не може зародитися.

На найближчій до Сонця маленькій планеті МЕРКУРІЙ ще не побували ні космонавти, ні автоматичні станції. Але люди дещо знають про неї завдяки дослідженням із Землі і з американського апарату «Марінер-10», що пролітав поблизу Меркурія (1974 і 1975 рр.). Умови там ще гірші, ніж на Місяці. Атмосфери немає, а температура поверхні змінюється від -170 до 450 ° С. Під ґрунтом температура в середньому становить близько 80 ° С, причому з глибиною вона, природно, зростає.

ВЕНЕРУ в недавньому минулому астрономи вважали майже точною копією молодої Землі. Будувалися здогадки, що ховається під її хмарним шаром: теплі океани, папороті, динозаври? На жаль, через близькість до Сонця Венера зовсім не схожа на Землю: тиск атмосфери біля поверхні цієї планети в 90 разів більше земного, а температура і вдень, і вночі близько 460 ° С. Ходячи на Венеру опустилося кілька автоматичних зондів, пошуком життя вони не займалися: важко уявити собі життя в таких умовах. Над поверхнею Венери вже не так спекотно: на висоті 55 км тиск і температура такі ж, як на Землі. Але атмосфера Венери складається з вуглекислого газу, до того ж у ній плавають хмари із сірчаної кислоти. Словом, теж не найкраще місце для життя.

МАРС не без підстав вважався придатною для життя планетою. Хоча клімат там дуже суворий (літнім днем температура становить близько 0 ° С, вночі - 80 ° С, а взимку доходить до -120 ° С), але все ж це не безнадійно погано для життя: існує ж вона в Антарктиді і на вершинах Гімалаїв. Однак на Марсі є ще одна проблема - вкрай розряджена атмосфера, в 100 разів менш щільна, ніж на Землі. Вона не рятує поверхню Марса від згубних ультрафіолетових променів Сонця і не дозволяє воді перебувати в рідкому стані. На Марсі вода може існувати тільки у вигляді пари і льоду. І вона дійсно там є, у всякому разі в полярних шапках планети. Тому з великим нетерпінням всі чекали результатів пошуків марсіанського життя, зроблених відразу ж після першої вдалої посадки на Марс в 1976 р. автоматичних станцій «Вікінг-1 і -2». Але вони всіх розчарували: життя не було виявлено. Правда це був лише перший експеримент. Пошуки тривають.

Клімат Юпітера, Сатурна, Урана і Нептуна абсолютно не відповідає нашим уявленням про комфорт: дуже холодно, жахливий газовий склад (метан, аміак, водень тощо), практично немає твердої поверхні - лише щільна атмосфера і океан рідких газів. Все це дуже несхоже на Землю. Однак в епоху зародження життя і Земля була зовсім не такою, як зараз. Її атмосфера швидше нагадувала венеріанську і юпітеріанську, хіба що була теплішою. Тому найближчим часом неодмінно буде здійснено пошук органічних сполук в атмосфері планет-гігантів.

СУПУТНИКИ ПЛАНЕТ І КОМЕТИ, «Сімейство» супутників, астероїдів і ядер комет дуже різноманітно за своїм складом. У нього, з одного боку, входить величезний супутник Сатурна Титан із щільною азотною атмосферою, а з іншого - дрібні крижані брили кометних ядер, що більшу частину часу проводять на далекій периферії Сонячної системи. Серйозної надії виявити життя на цих тілах не було ніколи, хоча дослідження на них органічних сполук як попередників життя становить особливий інтерес. Останнім часом увагу екзобіологів (фахівців з позаземного життя) привертає супутник Юпітера Європа. Під крижаною корою цього супутника повинен бути океан рідкої води. А де вода - там життя.

У метеоритах, що впали на землю, іноді виявляють складні органічні молекули. Спочатку була підозра, що вони потрапляють в метеорити із земного ґрунту, але тепер їх позаземне походження цілком надійно доведено. Наприклад, метеорит Мерчісон, що впав в Австралії в 1972 р., був підібраний вже наступного ранку. У його речовині знайшли 16 амінокислот - основних будівельних блоків тварин і рослинних білків, причому лише 5 з них присутні в земних організмах, а інші 11 на Землі рідкісні. До того ж серед амінокислот метеорита Мерчисон в рівних частках присутні ліві і праві молекули (дзеркально симетричні один одному), тоді як в земних організмах - в основному ліві. Крім того в молекулах метеорита ізотопи ^{вуглецю 12}S і ¹³S представлені в іншій пропорції, ніж на Землі. Це, безперечно, доводить, що амінокислоти, а також гуанін і аденін - складові частини молекул ДНК і РНК, можуть самостійно формуватися в космосі.

Отже, поки в Сонячній системі ніде крім Землі, життя не виявлено. Вчені не мають на цей рахунок великих надій; швидше за все Земля виявиться єдиною живою планетою. Наприклад, клімат Марса в минулому був більш м'яким, ніж зараз. Життя могло там зародитися і просунутися до певної сходинки. Є підозра, що серед метеоритів, які потрапили на Землю, деякі є стародавніми осколками Марса; в одному з них виявлено дивні сліди, які можливо належать бактеріям. Це ще попередні результати, але навіть вони привертають інтерес до Марса.

2. УМОВИ ДЛЯ ЖИТТЯ В КОСМОСІ

У космосі ми зустрічаємо широкий спектр фізичних умов: температура речовини змінюється від 3 - 5 К до ¹07 ^- 108 К, а щільність - ^{від 1}0-22 д^о 1018 к^г/см3. Серед такої великої різноманітності нерідко вдається виявити місця (наприклад, міжзіркові хмари), де один з фізичних параметрів з точки зору земної біології сприяє розвитку життя. Але лише на планетах можуть збігтися всі параметри, необхідні для життя.

ПЛАНЕТИ ПОБЛИЗУ ЗІРКИ Планети повинні бути не менше Марса, щоб утримати біля своєї поверхні повітря і пари води, але і не такими величезними, як Юпітер і Сатурн, протяженною атмосфера яких не пропускає сонячні промені до поверхні. Одним словом, планети типу Землі, Венери, можливо, Нептуна і Урана за сприятливих обставин можуть стати колискою життя. А обставини ці досить очевидні: стабільне випромінювання зірки; певна відстань від планети до світила, що забезпечує комфортну для життя температуру; кругова форма орбіти планети, можлива лише в околицях усамітненої зірки (тобто одиночної або компонента дуже широкої подвійної системи). Це головне. Чи часто в космосі зустрічається сукупність подібних умов?

Одиночних зірок досить багато - близько половини зірок Галактики. З них близько 10% схожі з Сонцем за температурою і світністю. Правда, далеко не всі вони також спокійні, як наша зірка, але приблизно кожна десята схожа на Сонце і в цьому відношенні. Спостереження останніх років показали, що планетні системи, ймовірно, формуються у значній частині зірок помірної маси. Таким чином, Сонце з його планетною системою повинні нагадувати близько 1% зірок Галактики, що не так вже й мало - мільярди зірок.

У кінці 50-х рр. XX століття американські біофізики Стенлі Міллер, Хуан Оро, Леслі Оргел в лабораторних умовах імітували первинну атмосферу планет (водень, метан, аміак, сірководень, вода). Колби з газовою сумішшю вони освітлювали ультрафіолетовими променями і збуджували іскровими розрядами (на молодих планетах активна вулканічна діяльність повинна супроводжуватися сильними грозами). У результаті з найпростіших речовин дуже швидко формувалися цікаві сполуки, наприклад 12 з 20 амінокислот, що утворюють всі білки земних організмів, і 4 з 5 підстав, що утворюють молекули РНК і ДНК. Зрозуміло, це лише найбільш елементарні «цеглинки», з яких за дуже складними правилами побудовані земні організми. Досі незрозуміло, як ці правила були вироблені і закріплені природою в молекулах РНК і ДНК.

БІОЛОГИ не бачать іншої основи для життя, окрім органічних молекул - біополімерів. Якщо для деяких з них, наприклад молекули ДНК, найважливішою є послідовність ланок-мономерів, то для більшості інших молекул - білків і особливо ферментів - найважливішою є їх просторова форма, яка дуже чутлива до навколишньої температури. Варто підвищитися температурі, як білок денатурується - втрачає свою просторову конфігурацію, а разом з нею і біологічні властивості. У земних організмів це відбувається при температурі близько 60 ° С. При 100 - 120 ° С руйнуються практично всі земні форми життя. До того ж універсальний розчинник - вода - при таких умовах перетворюється в атмосфері Землі на пар, а при температурі менше 0 ° С - в лід. Отже, можна вважати, що сприятливий для виникнення діапазон температур - 0 - 100 ° С.

Температура на поверхні планети в основному залежить від світності батьківської зірки і відстані до неї. Наприкінці 50-х рр. американський астрофізик, китаєць за народженням, Су-Шу Хуанг досліджував цю проблему детально: він розрахував. На якій відстані від зірок різного типу можуть знаходитися населені планети, якщо середня температура на їх поверхні лежить в межах 0 - 100 ° С. Ясно, що навколо будь-якої зірки існує певна область - зона життя, за межі якої орбіти цих планет не повинні виходити. У зірок-карликів вона близька до зірки і неширока. При випадковому формуванні планет ймовірність, що яка-небудь з них потрапить в цю область, мала. У зірок високої світності зона життя знаходиться далеко від зірки і дуже велика. Це добре, але тривалість їхнього життя така мала, що важко очікувати появи на їхніх планетах розумних речовин (земній біосфері для цього знадобилося понад 2 млрд. років).

Таким чином, на думку Су-Шу Хуанга, для населених планет найбільш підходять зірки головної послідовності спектральних класів від F5 до K5. Годяться не будь-які з них, а лише зірки другого покоління, багаті тими хімічними елементами, які необхідні для біосинтезу, - вуглецем, киснем, азотом, сірою, фосфором. Сонце якраз і є такою зіркою, а наша Земля рухається в середині його зони життя. Венери і Марс знаходяться поблизу країв цієї зони. У результат життя на них немає.

Отже, можна сподіватися, що у будь-якої сонцеподібної зірки, що володіє планетною системою, знайдеться хоча б одна планета з умовами, придатними для розвитку на ній життя.

На жаль, залишилося мало шансів виявити активну біосферу в Сонячній системі і абсолютно незрозуміло, як шукати її і в інших планетних системах. Але якщо десь життя досягло розумної форми і створило технічну цивілізацію, подібну до земної, то можна спробувати вступити з нею в контакт; для створеної людьми техніки це вже реальне завдання.

3. ПОШУК ПОЗАЗЕМНИХ ЦИВІЛІЗАЦІЙ

Як знайти братів по розуму? Стратегія пошуку залежить від того, як люди уявляють собі можливості і бажання цих самих братів. Можна розділити такі перегляди на чотири різні типи:

Вони поруч з намі.Так думають ті, хто вважає НЛО космічними кораблями прибульців, вірить а технічну можливість міжзоряних переліз, в регулярну появу інопланетян на Землі. На жаль, наукової бази для таких подань поки немає.

Вони тут колись побували. Деякі любителі історій та археологи вважають, що в пам'ятках, літературних джерелах і легендах збереглися вказівки на відвідування Землі прибульцями. Вони не виключають навіть, що ми - їхні нащадки. Це останнє твердження з точки зору біології дуже наївно: генетичний код і молекулярний склад людини повністю ідентичний іншим істотам, що живуть на Землі. Про давні пам'ятки і легенди однозначної думки поки немає, проте в принципі люди в ревнощах могли створити будь-яке з цих творінь.

Вони освоюють космос, тут все досить просто. Земляни самі вже освоюють космос і можуть уявити собі перспективи цього заняття. Головне полягає в тому, що людство все більше споживає енергії і все більше розсіює її в навколишній простір у перетвореному вигляді. Наприклад, вже понад 100 років Землю залишають радіохвилі штучного походження. Останні 50 років це дуже потужні сигнали наших телевізійних передавачів і радарів, які без особливих зусиль можна зареєструвати з сусідніх зірок. Це ж стосується і потужних лазерних імпульсів, що посилаються в космос, У перспективі люди почнуть будувати великі космічні поселення, які будуть джерелами інфрачервоного (теплового) випромінювання з характерною температурою близько 300 К.

За подібними ознаками можна спробувати відшукати цивілізацію земного типу навіть у тому випадку, навіть якщо вона не прагне повідомити про своє існування. Якщо технічний рівень цивілізації настільки високий, що вона навчилася використовувати всю енергію своєї зірки, наприклад, оточивши її непрозорою оболонкою (так звана сфера Дайсона), то замість зірки ми побачимо інфрачервоне джерело. Спеціальний пошук дійсно дозволив знайти такі джерела, але поки всі вони виявлялися формованими зірками, навколишніми пиловими оболонками. Втім, можливості наявних інфрачервоних телескопів все ще досить обмежені.

Вони хочуть помовити, значно простіше було б виявити братів по розуму, якби вони самі цього захотіли. Потужний радіомаяк або лазерний «прожектор» можна помітити з дуже великої відстані. Такі пошуки робляться. Питання в тому, який спосіб повідомлення вони оберуть.

4. ЗВ'ЯЗОК З ПОЗАЗЕМНИМИ ЦИВІЛІЗАЦІЯМИ

Для бездротового зв'язку на землі в основному використовують радіо. Тому головні зусилля зараз спрямовані на пошуки сигналів позаземних цивілізацій (ВЦ) в радіодієстоні. Але ведуться вони і в інших діапазонах випромінювання. За останні 20 років було проведено кілька експериментів з пошуку лазерних сигналів в оптичному діапазоні. Гідність лазерного зв'язку на малих відстанях очевидно: у неї дуже висока пропускна здатність, що дозволяє передавати величезну кількість інформації за короткий час. На великих відстанях лазерний промінь розсіюється і поглинається в атмосфері, і його доводиться пропускати по оптико-волоконному кабелю. Але космічний простір досить прозорий для оптичного зв'язку. Друга особливість лазера - висока спрямованість променя - швидше є недоліком для бажаючих перехопити чуже космічне послання.

При спостереженні з Землі лазерний сигнал даватиме вузьку лінію у спектрі зірки, біля якої розташований лазерний передавач ВЦ. Отже, завдання зводиться до пошуку «зірок-лазерів», що володіють надузкими лініями випромінювання. Програма з пошуку таких зірок проводиться в Спеціальній астрофізичній обсерваторії Російської Академії наук на Північному Кавказі за допомогою 6-метрового рефлектора БТА. Там був розроблений спеціальний комплекс апаратури МАНІЯ, що дозволяє виявляти надшвидкі, до 10^-7 с, варіації світлового потоку і їх надвужі, до 10^-6 А^о, емісійні лінії. Важливо, що пошук сигналів ВЦ ведеться одночасно з вирішенням астрофізичних завдань, наприклад з вивченням нейтронних зірок і пошуком чорних дір, тобто не відволікає телескопи від наукових цілей.

Нещодавно в цю роботу включилися аргентинські астрономи, почавши пошук оптичних сигналів за допомогою телескопа діаметром 2 м в провінції Сан-Жуан поблизу Аргентинських Анд. Важливо, що цьому телескопу доступні зірки південної півкулі неба. Ще одна програма пошуку лазерних сигналів в інфрачервоному діапазоні ведеться Каліфорнійським університетом в Берклі. Для неї використовується одне з дзеркал діаметром 1,7 м зіркового інтерферометра, встановленого в обсерваторії Маунт-Вілсон. Ця програма включає дослідження 300 близьких до Землі зірок і розрахована на кілька років.

І все ж поки радіохвилі вважаються найбільш перспективним видом зв'язку. Чутливі земні радіоантени могли б виявити потужні телевізійні передавачі типу Останкінського на планетах біля сусідніх зірок. Сучасна техніка дозволяє встановити зв'язок з братами по розуму в будь-якому куточку Галактики, якщо, звичайно, знати, де вони і в якому діапазоні хвиль збираються вести переговори. А можливо, ці переговори вже ведуться, і залишилося лише налаштувати прийомники, щоб їх чути?

Отже, для пошуку сигналів ВЦ крім технічних фінансових проблем потрібно було вирішити 2 принципові: в яку точку неба направити антену і на яку частоту налаштувати прийомник.

Перша проблема вирішилася легко: антени спрямовані на найближчі зірки, схожі на Сонце, в надії, що поруч з ними є планети, схожі на Землю. Друга проблема виявилася складнішою. Коли людина ловить невідому радіостанцію домашнім прийомником, то вона просто «бродить» по всьому діапазону хвиль. Якщо станція потужна, її відшукати легко, а якщо сигнал слабкий, то потрібно повільно переходити з хвилі на хвилю, уважно вслухаючись в шорох перешкод, - на це йде багато часу. Очікуваний з космосу сигнал настільки слабкий, що, просто обертаючи ручку налаштування прийомника, його не знайти. У перші роки пошуку сигналу ВЦ вчені намагалися вгадати, на якій частоті можна очікувати передачу з космосу. Вирішили так: цю частоту повинен знати будь-який радіоастроном в Галактиці, значить, це повинна бути лінія випромінювання якоїсь космічної речовини, найкраще найпоширенішої, тобто водню. Дійсно, він слабо випромінює на хвилі довжиною 21 см. На цю хвилю і вирішили налаштуватися.

5. ОЗМА ТА СЕРЕНДІП

Спостереження почалися в 1960 р., коли Френсіс Дрейк спробував за допомогою антени діаметром 26 метрів прийняти сигнали від зірок t Кіта і e Ерідана. Його робота називалася «проект ОЗМА». Штучні сигнали виявлені не були, але робота Дрейка відкрила еру пошуку сигналів пошуку ВЦ. Спочатку це заняття отримало загальну назву GETI (Communication with ExtraTerrestrial Intelligents - «Зв'язок з неземними цивілізаціями»). Пізніше його стали називати більш обережно SETI (Search for ExtraTerrestrial Intelligents - «Пошук позаземних цивілізацій»), маючи на увазі, що, перш ніж вдасться налагодити зв'язок, необхідно знайти хоч якісь сліди діяльності розумних істот у космосі. За минулі роки в різних країнах, в основному в США і в СРСР, було здійснено понад 60 експериментів з пошуку сигналів ВЦ, вивчені тисячі зірок на різних частотах. Але досі сигнали розумних істот не виявлено.

Стратегія пошуку за цей час помітно змінилася. Перші роботи просто повторювали ідею Дрейка в розширеному вигляді. Потім досліджували інші зірки і на інших частотах, але незабаром зрозуміли, що сподіватися на успіх можна лише в тому випадку, якщо вдасться прослухати все небо на всіх частотах. У комп'ютерне століття це виявилося можливо.

У 1992 р. Національне управління з аеронавтики і дослідження космічного простору США (НАСА) розпочало проект СЕРЕНДІП (SERENDIP, Search for Extraterrestrial Radio Emission from nearby Developed Intelligent Populations - "Пошук позазмового радіоопромінення" від сусідніх igent Populations - ". Проект розрахований на 10 років. У ньому беруть участь кілька обсерваторій різних країн. За допомогою параболічної антени діаметром 34 м у Голдстоуні (штат Каліфорнія) проводиться суцільний перегляд неба - смуга за смугою. При виявленні підозрілих сигналів їх детальним вивченням займаються більш великі телескопи, такі, як антена діаметром 64 м в Парксі (Австралія) або 300-метрова чаша в Аресібо на острові Пуерто-Ріко.

Робота ведеться паралельно зі звичайними науковими спостереженнями. Іншими словами, звідки б не отримував телескоп сигнали, СЕРЕНДІП постійно аналізує їх на "розумність