162 Вмиренауkи|[11]ноябрь2018

ILLU

STRA

TIO

N B

Y A

RMA

ND

O V

EVE

ЧАСТЬ III

Кроме нас

ОДНИ ПОСРЕДИ

МЛЕЧНОГО ПУТИ

Джон Гриббин

ПОЧЕМУ МЫ — ВЕРОЯТНО, ЕДИНСТВЕННАЯ РАЗУМНАЯ ЖИЗНЬ В ГАЛАКТИКЕ

Наука быть человеком

w w w.sci-ru.org [11]ноябрь2018|Вмиренауkи 163

Наука быть человеком

164 Вмиренауkи|[11]ноябрь2018

асегодняастрономынашливМлечномПутитысячипланет,обращающихся вокруг других звезд, иеще 100млрд звезднашейГалактики,скореевсего,имеютсобственныеплане-ты.Принимаявовниманиенеимоверноечислозвездвокруг,ученыелегкомоглибыпредположить,чтонекоторыеизнихсталиприбежищемразумныхсуществ.Илижесредимно-жествадругихмировЗемля—уникальнаяпланета?

Неисключено.Оптимизмвотношениивоз-можностисуществованияразумнойвнезем-нойжизниоставляетбезвниманияизвест-ныенамфакты,свидетельствующиеотом,как появились люди. Мы находимся здесьврезультате длинной цепи невероятныхсовпадений— множество обстоятельств,огромноеихчисло,должныбылисложить-ся именно так ине иначе, чтобы вконцеконцоввозникласитуация,витогекоторойпоявились мы. Посути, эта цепь настоль-коневероятна,чтоимеютсявескиеоснова-ния, позволяющие прийти кзаключению,что люди— повсей видимости, единствен-наятехнологическиразвитаяцивилизациявГалактике.(Давайтеоставимвпокоедру-гие бесчисленные галактики вкосмосе, по-скольку,какговорится,«вбесконечнойВсе-леннойслучитьсяможетвсечтоугодно».)

Удачное время появленияЭто случайное совпадение обстоятельствначинается собразования тяжелых эле-ментов,которыевключаютвсе,чтотяжелееводородаигелия.Первыезвездыродилисьболее 13млрд лет назад воблаках изэтихдвух самых легких элементов, остатковБольшого взрыва. Около них немогли об-разоваться планеты, поскольку небыловещества, изкоторого они могли бы сфор-мироваться,— ни углерода, ни кислоро-да, ни кремния, ни железа, ни каких-либо

другихметаллов(соснисходительнымпре-небрежениемкхимическимпремудростямастрономы называют металлами все эле-менты,чтотяжелееводородаигелия).

Металлыобразуютсявнутризвездирас-пространяются покосмосу, когда, уми-рая,звездыразбрасываютвещество,изко-торого они состоят, иногда ввиде гранди-озных взрывов сверхновых. Их веществообогащает межзвездные облака, ипоэто-му каждое последующее поколение звезд,сформировавшихся изэтих облаков, со-держатбольшеметаллов,чемпредыдущеепоколение. Когда примерно 4,5млрд летназад появилось Солнце, внашем галак-тическом окружении это обогащение шлоуже непротяжении нескольких миллиар-довлет.НодажевэтихусловияхСолнцесо-держитпримерно71%водорода,27%гелияилишь 2% металлов. Его состав отражаетсоставоблака,изкоторогопроизрослаСол-нечнаясистема,поэтомукаменистыепла-неты, включая Землю, сформировалисьлишь измизерной доли того элементарно-гостроительногоматериала.Звездыболеестарые, чем Солнце, имеют всвоем соста-веещеменьшеметаллови,соответственно,меньшуювероятностьпроизвестикамени-стыепланетыземноготипа(газовыегиган-ты, такие как Юпитер, сформировать лег-че,новероятность,чтонанихестьжизнь,еще меньше). Это значит, что даже если

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

При таком большом количестве экзопланет в Галактике логичным было бы ожидать, что жизнь в ней широко рас-пространена. Но наша развитая цивилизация возникла благодаря случайному стечению множества событий и абсо-лютно невероятно, чтобы такое счастливое стечение обстоятельств имело место где-нибудь еще.

Например, время зарождения нашей Солнечной системы в истории Галактики было счастливой случайностью, так же как и наше местоположение в Млечном Пути. Более того, несколько характерных особенностей нашей планеты очень редки, а условия, способствовавшие вспышке на ней эволюции жизни, вероятно, невоспроизводимы когда-либо еще.

Пожалуй, самым невероятным из всего стало развитие нашего технологически продвинутого вида из первых искр жизни — успех, по-видимому, уникальный.

Наука быть человеком

w w w.sci-ru.org [11]ноябрь2018|Вмиренауkи 165

Illus

trat

ion

by J

en C

hris

tian

sen

Цепь невероятных обстоятельствМного событий должно было сложиться не-обходимым образом, чтобы мы сегодня жили на Земле. Счастливая случайность во време-ни и месте рождения нашей звезды и планет, а также благоприятные условия на нашей пла-нете и благоприятный ход эволюции жизни привели к появлению человеческих существ.

Медленное накопление металлов

Начало формирования звезд(13 млрд лет назад)

Родилось Солнце (примерно 4,5 млрд лет назад)

Большой взрыв(13,8 млрд лет назад)

Металлы (критически важные компоненты каменистых планет)

Солнце

Меркурий

Прокариоты (3,4 млрд лет назад)

Сохранившиеся формы жизни

Различные формы жизни

Кембрийский взрыв (почти 550 млн лет назад)

Эукариоты (1,5 млрд лет назад)

Тектоника плитМагнитное полеЛуна

Земля

Круговые стабильные орбиты

Зона жизни планет

Венера

Зона жизни ГалактикиМарс

Центр Млечного Пути

Гелий

ВодородХимический состав Солнца

ВремяЕсли бы Солнце и Земля родились раньше в галактической истории, то наша планета, вероятно, содержала бы слиш-ком мало металлов (элементов тяжелее водорода и гелия), чтобы на ней смогла сформироваться жизнь. Эти элементы образуются во время смертной агонии звезд, и требуют-ся миллиарды лет, чтобы достаточно звезд образовались и умерли, пополнив запасы веществ, из которых состоит наша Солнечная система.

МестоположениеСолнце расположено в Млечном Пути в так называемой зоне жизни — не слишком близко к центру Галактики, где звезды более скучены и опасные явления, такие как сверхновые и гамма-всплески, — обычное дело, и не слиш-ком далеко, где звезды слишком редки, чтобы произвести достаточное количество металлов для формирования каменистых планет.

Условия обитания на планетеВнутри нашей Солнечной системы Земля расположена в идеальном месте для поддержания благоприятных темпера-турных условий и существования воды в жидком виде (зона жизни для планет). Земле повезло и в том, что у нее есть магнитное поле, способное противо-стоять губительной радиации, и что постоянно идут тектонические процессы в литосферных плитах, благодаря кото-рым пополняются запасы питательных веществ и стабилизируется температур-ный режим. Наша Луна, вероятно, спо-собствует обоим этим благоприятным обстоятельствам; она также предотвра-щает слишком сильное раскачивание оси вращения Земли.

Первобытная жизньОдноклеточные организмы (прокариоты) возникли всего через миллиард лет после рождения нашей планеты, но по-требовалось еще долгих 2 млрд лет, чтобы в результате погло-щения одной клетки другой появились более сложные клетки (эукариоты). Но даже после этого прошло еще почти 0,5 млрд лет, прежде чем на Земле распространились многоклеточ-ные формы жизни в ходе события, получившего название Кембрийский взрыв.

Технологическая цивилизацияДаже после того как возникла многоклеточная жизнь, появление в ходе эволюции разумного вида было отнюдь не гарантировано. Мы до сих пор не знаем, каким образом люди развились настолько далеко по сравнению с нашими близкими родственниками из мира животных, но, как показывает анализ ДНК, даже наш вид, возможно, несколько раз находился на грани исчезновения.

Наука быть человеком

166 Вмиренауkи|[11]ноябрь2018

мы— неединственная технологическиразвитаяцивилизациявГалактике,то,по-видимому,однаизпервых.

Удачное местоположениеНашерасположениевМлечномПути—так-же благоприятствующий фактор. Солнценаходитсявтонкомдискеиззвезд,диаме-тромпримерно100тыс.световыхлет,при-мернов27тыс.световыхлетотцентраГа-лактики,чтосоставляетчутьболееполови-нырасстояниядоеекрая.Вобщемицеломзвезды, находящиеся ближе кцентру, со-держатбольшеметалловитамбольшеста-рых звезд. Такая ситуация типична длядисковыхгалактик,которые,по-видимому,растутотцентракпериферии.

Высокое содержание металлов может по-казаться хорошим обстоятельством сточ-ки зрения формирования каменистых пла-нет, но, возможно, это нетак уж ихорошодлясуществованияжизни.Однаизпричинвысокого содержания металлов заключает-сявтом,чточемближекцентруГалактики,темболееплотнорасположенызвезды,ипо-этомутаммногосверхновых,которыеиспу-скаютизлучениевысокойэнергии—рентге-новскиелучиипотокизаряженныхчастиц,называемыекосмическимилучами,—губи-тельноедляпланетближайшихкнимзвезд.Кроме того, центр Галактики— это прибе-жище очень большой черной дыры под на-званиемСтрелецА*,котораявремяотвреме-нивыплескиваетмощныепотокирадиации.

Помимо этого, существует проблема ещеболееинтенсивныхкосмическихкатаклиз-мов, называемых гамма-всплесками. Ис-пользуярезультатынедавнихисследованийгравитационныхволн,астрономывыясни-ли,чтонекоторыеизэтихвзрывоввызваныслиянием нейтронных звезд. Наблюдениягамма-всплесковвдругихгалактикахпока-зывают,чтооничащевсегопроисходятвгу-стонаселенныхвнутреннихобластяхгалак-тик.Одинтакойвсплескмогбыстерилизо-вать все планеты вгалактическом центреМлечногоПути(область в центре нашей Га-лактики радиусом около 3 тыс. световых лет. — Примеч. пер.), истатистика, бази-рующаяся наизучении других галактик,дает основания предполагать, что внашей

Галактике такой всплеск случается всред-немраззавремяот1до100млнлет.

ВдалиотцентраГалактикивсеэтиката-строфические космические явления ока-зывают более слабое влияние, ноизвездытам встречаются реже, исодержание ме-таллов вних ниже, азначит именьше ка-менистых планет, если они вообще тамприсутствуют. Приняв все это вовнима-ние,астрономы,втомчислеиЧарлзЛайн-вивер (Charles. H.Lineweaver) изАвстра-лийского национального университета,высказали предположение, что существу-ет «галактическая зона жизни», простира-ющаясянарасстояниипримерноот23тыс.до30тыс.световыхлетотцентраГалакти-ки(всегопримерно7%еерадиуса)исодер-жащаяменеечем5%звездввидутого,чтоих плотность растет понаправлению кеецентру.Этаобластьвсежесодержитвсебедостаточномногозвезд,ноисключаетвоз-можностьсуществованияжизнидляболь-шинстваизнихвнашейГалактике.

Солнце расположено ближе ксереди-не зоны жизни, нодругие исключитель-ныеастрономическиехарактеристикивы-деляют нашу Солнечную систему нафонеостальных.Например,существуютопреде-ленные свидетельства того, что стройнаякартинадвиженияпланетпопочтикруго-вым орбитам, способствующая их долго-временной стабильности, достаточно ред-ка,ихаотичность,присущаябольшинствупланетных систем, необеспечивает тогоспокойствия,котороепозволилоразвитьсяжизнинаЗемле.

Особенная планетаВсе разговоры опланетах земного типазатуманивают еще одно критическое от-личие. Астрономы обнаружили пример-но 50 таких планет, но, когда они говорят«планеты земного типа», все, что они име-ют ввиду,— это каменистая планета раз-мером примерно сЗемлю, расположеннаявзонежизнисвоейзвезды.Согласноэтомукритерию,самаяпохожаянаЗемлюплане-та— это Венера, новы никогда несможе-тетамжить.Даисамфакттого,чтовымо-жетежитьнаЗемле,—результатстеченияслучайныхобстоятельств.

ОБ АВТОРЕДжон Гриббин (John Gribbin) — популяризатор науки, астрофизик и приглашенный научный сотрудник-астроном Суссекского университета в Англии. Автор книги «Одинокие во Вселенной: почему наша планета уникальна» (Alone in the Universe: Why Our Planet Is Unique, 2011).

Наука быть человеком

w w w.sci-ru.org [11]ноябрь2018|Вмиренауkи 167

Эти две планеты отличаются несколь-кимиважнымихарактеристиками.НаВе-нере толстая кора, отсутствуют призна-ки тектоники плит ифактически нет маг-нитного поля. УЗемли тонкая подвижнаякора, где тектоническая активность, осо-бенно уграниц литосферных плит, выно-сит наповерхность вещество врезультатевулканическихпроцессов.Втечениедлин-нойисторииЗемлиэтаактивностьвынес-ларудытуда,гделюдимогутихдобывать,чтобы обеспечить сырьем нашу техноло-гическую цивилизацию. Тектоническиепроцессы, помимо всего прочего, подня-ли наповерхность питательные вещества,чтобы заменить те, запасы которых исто-щились врезультате жизнедеятельностиклеток,аэтокритическиважнодлярецир-куляции углерода истабилизации темпе-ратурного режима втечение длительногопериода. УЗемли есть также большое ме-таллическое(вобщепринятомсмыслеэто-гослова)ядро,котороевсовокупностисегобыстрым вращением создает сильное маг-нитноеполе,экранирующееееповерхностьотгубительного космического излучения.Без этого щита наша атмосфера, скореевсего,былабыразрушена,авсеживыесу-ществанаповерхностиподжарились.

Всеэтиотличительныепризнакинашейпланеты непосредственным образом свя-заны сЛуной— еще одним фактором, ко-торыйотсутствуетуВенеры имногих дру-гих планет земного типа. Наиболее прав-доподобное объяснение ученых состоитвтом, что Луна образовалась нараннемэтапе истории Солнечной системы, когдаобъект размером сМарс столкнулся сза-рождающейсяЗемлейвскользящемударе,которыйпривелкплавлениюобеихпрото-планет. Металлическое вещество отдвухнебесных тел переместились вцентр Зем-ли, азначительная часть исходного болеелегкогокаменистогоматериалавыплесну-ласьипревратиласьвЛуну,оставивЗемлюсболее тонкой, чем дотого, корой. Неслу-чись этого столкновения, Земля осталасьбыстерильнойкаменнойглыбойвродеВе-неры, без магнитного поля итектоникиплит. Присутствие такой большой Луныпомимо всего прочего стало стабилизи-рующим фактором для нашей планеты.Напротяжении многих тысячелетий осьЗемли колеблется вовремя ее движениявокруг Солнца, ноблагодаря гравитаци-онному влиянию Луны она никогда неот-клоняется далеко отвертикали, как этомы, по-видимому, имеем вслучае Марса.

Невозможносказать,какчастопроисходятподобноготипастолкновения,врезультатекоторыхобразуютсядвойныесистемывро-деЗемлииЛуны.Нопонятно,чтоониред-ки, ибез нашего естественного спутниканас,скореевсего,небылобы.

Особенная форма жизниСразу после того, как система «Земля—Луна»стабилизировалась,жизньнанашейпланетезародиласьснеприличнойбыстро-той.Еслиоставитьвсторонесомнительныеутверждения, обосновывающие существо-вание еще более древних существ: ученыеобнаружили окаменевшие останки одно-клеточных организмов вгорных породах,возрасткоторыхсоставляет3,4млрдлет—всего лишь примерно намиллиард лет мо-ложе,чемсамаЗемля.Напервыхпорахэтоказалось хорошей новостью для всех, ктонадеялся найти инопланетян,— ведь еслижизнь наЗемле началась так скоро, онастакойжелегкостьюмоглавозникнутьинадругих планетах? Нозагвоздка втом, чтохотяонаизародилась,онаненамногопро-двинулась втечение последующих 3млрдлет. Реальность такова, что микробы, ко-торые практически идентичны тем пер-воначальным клеткам бактерий, исегод-няживутнаЗемле—это,по-видимому,са-мыеуспешныеорганизмывисториижизнинанашей планете иклассический пример,подтверждающий поговорку «Непытайсячинитьвещь,еслионанесломана».

Эти простейшие клетки, называемыепрокариотами,— неболее чем крошечныепакетики сжеле, содержащим молекулыжизни,такиекакДНК,нобезцентрально-го ядра испециализированных структур,такихкакмитохондрии,вкоторыххимиче-скиереакциигенерируютэнергию,необхо-димую клеткам ввашем теле. Более слож-ные клетки, изкоторых состоят живот-ныеирастения,называютсяэукариотами,ивсе они— результат одного-единствен-ного акта слияния клеток, состоявшегосяпримерно1,5млрдлетназад.

Произошло слияние первобытных одно-клеточных организмов двух видов: бакте-рийиархей.Последниеназванытакпото-му,чтораньшесчиталось,чтоонидревнеебактерий. Полученные кнастоящему вре-менисвидетельствадаютоснованияпред-полагать,чтообеформывозниклипример-новодноитожевремя,когдажизньвпер-вые появилась наЗемле,— аэто означает,что когда бы жизнь ни возникла, факти-ческионавозникладважды.Поселившись

Наука быть человеком

168 Вмиренауkи|[11]ноябрь2018

здесь,онизанималисьсвоимделомпракти-ческивнеизменномвидевтечениепример-но 2млрд лет. Это «дело», помимо прочего,заключалосьв«поедании»другихпрокари-отов:заглатыванииихииспользованииихпитательныхвеществ.

Затем случился драматический поворот:однаизархейзаглотилабактерию,ноне«пе-реварила» ее. Бактерия поселилась вновойклетке— первом эукариоте— ивходе эво-люции стала выполнять вней специфиче-ские функции, предоставив своей хозяйкесвободу развиваться, небеспокоясь отом,откудавзятьэнергию.Затемклеткаповто-рилатрюк,ставещеболеесложной.

Схожесть между клетками высокоразви-тыхформжизнинаЗемлепоказывает,чтовсеонипроизошлиотодного-единственно-гоодноклеточногопредка,—каклюбятго-ворить биологи, наклеточном уровне нетникакой разницы между вами игрибом.Конечно же неисключено, что этот трюкслучалсянеодинраз,нодажееслитаконоибыло, другие протоэукариоты неостави-ли после себя потомков (вероятно, потомучто всех их съели). Показателем того, на-скольконевероятноодно-единственноета-кое слияние клеток, служит тот факт, чтодлятого,чтобыонопроизошло,потребова-лось2млрдлетэволюции.

Нодажепослеэтого почтиничегонепро-исходило напротяжении последующегомиллиарда лет или что-то около того. Пер-вобытные эукариоты объединялись вме-сте, образуя многоклеточные организмы,нонапервых порах это были неболее чемплоские мягкотелые существа сострукту-рой, напоминающей лоскутное одеяло. Бы-строе распространение многоклеточныхформ жизни, которое привело кнынешне-му разнообразию видов наЗемле, началосьпочти550млнлетназад,входесобытия,по-лучившего название Кембрийский взрыв.Это было настолько феерическим фено-меном, что досих пор остается самой важ-нойглавойвпалеонтологическойлетописи.НониктонезнаетнипричиныКембрийско-го взрыва, ни того, какова вероятность по-вторенияподобногособытиягде-нибудьеще.Вконечном итоге врезультате изверженияэтоговулканажизненныхформнасветпоя-вилисьвиды,способныеразвиватьтехникуизадаватьвопрос,откудаонивзялисьсами.

Особенный видПродвижениеотпримитивныхформжизникболее развитым видам небыло простым.История человечества записана внаших

генах настолько подробно, что спомощьюанализа ДНК можно определить нетолькооткуда взяли начало те или иные популя-ции,ноискольковсегоихнасчитывалось.Один изнеожиданных выводов, сделан-ныхнаосноветакогородаанализа,состо-ит втом, что группы шимпанзе, живущиерядом друг сдругом вЦентральной Афри-ке, генетически отличаются друг отдру-га сильнее, чем люди, живущие напроти-воположныхсторонахпланеты.Этоможетозначатьтолькото,чтовсемыпроизошлиоткрошечнойпопуляциилюдей,возможно,пережившихкакую-токатастрофуилика-тастрофы.

Вчастности,данныеДНКточнопоказы-вают два критических периода, имевшихместовходеэволюции.Чутьболее150тыс.лет назад популяция людей уменьшиласьдонеболеечемнесколькихтысяч(возмож-но, всего лишь донескольких сотен) роди-тельскихпар.Апримерно70тыс.летназадвсе человеческое население сократилосьпримернодо1тыс.человек.Хотятакаяин-терпретация данных была поставлена не-которымиученымиподсомнение,есливсежеонаверна,всемиллиардылюдейнаЗем-ле произошли отэтой группы, котораябыланастолькомала,чтолюбойвид,чис-ленность которого снизилась бы дотакихразмеровсегодня,рассматривалсякакна-ходящийсяподугрозойвымирания.

То,чтонашвидвыжилидажепроцветает,расплодившисьвнастоящеевремядоболеечем7млрдчеловекипревратившисьвтех-нологическоеобщество,простоудивитель-но.Подобноеразвитиесобытийпредставля-етсядалеконегарантированным.

Если все это суммировать, токакой вы-водмысможемсделать?Великаливероят-ность,чтожизньсуществуетповсюдувГа-лактике? Почти наверняка да, учитываяскорость,скоторойонапоявиласьнаЗем-ле.Великаливероятность,чтосегоднясу-ществуетдругаятехнологическиразвитаяцивилизация? Почти наверняка нет, еслимыучтемцепьобстоятельств,приведшихкнашему существованию. Такие сообра-жения дают основания полагать, что мыуникальны нетолько нанашей планете,ноиво всем Млечном Пути. Иесли нашапланетанастолькоисключительна,стано-витсяещеболееважнымсберечьэтотуди-вительный мир для нас, наших потомковимногих других существ, называющихЗемлюсвоимдомом.

Перевод: А.П. Кузнецов