Земля уникальна: возможно, жизнь на других планетах быстро погибла

«Загадка того, почему мы еще не нашли признаков инопланетян, может быть не столько связана с вероятностью возникновения жизни или интеллекта, сколько с редкостью быстрого возникновения биологической регуляции циклов обратной связи на планетарных поверхностях», говорит Адитья Чопра из Австралийского национального университета. «Первая жизнь хрупкая, поэтому мы считаем, что она редко развивается достаточно быстро, чтобы выжить».

Как появилась жизнь?

Если кратко, жизнь на других планетах, вероятно, будет очень короткоживущей и исчезнет очень быстро, полагают астробиологи из Австралийского национального университета. В исследовании, направленном на то, чтобы понять, как может развиваться жизнь, ученые поняли, что новая жизнь обычно вымирает из-за нарастающего потепления или охлаждения собственной планеты. Ответ группа ученых нашла в так называемой «теории Геи» Джеймса Лавлока.

В 1970-х годах химик Лавлок и биолог Линн Маргулис разработали идею того, что наша Земля может быть похожа на живой организм, саморегулирующуюся сущность, которая использует петли обратной связи, чтобы поддерживать условия, подходящие для жизни. Они окрестили потенциально живую планету Геей — в честь греческой богини Земли.

Поиск «других земель» во многих отношениях является поиском «других Гей», и планы NASA по обнаружению других планет, похожих на Землю, очень сильно зависят от понимания отношений между жизнью и Вселенной, разработанных Лавлоком в контексте теории Геи.

Жизнь захватила Землю с почти неудержимой спешкой. Когда Земля была молодой, на нее падали обломки, оставшиеся от образования Солнечной системы, создавая экстремальную среду, в которой жизнь могла и не удержаться надолго. Это продолжалось в течение 600 миллионов лет после образования Солнечной системы. Однако у нас есть свидетельства того, что как только бомбардировка закончилась, началась жизнь.

По мнению Джона Гриббина, автора книги ‘Alone in the Universe’, орбита Земли расположена в чрезвычайно удачном месте Солнечной системы с точки зрения перспектив развития интеллекта. Но ситуация не такая очевидная, какой кажется на первый взгляд. Присутствие жизни на Земле играет роль в регулировании нашей планеты через парниковый эффект. Таким газы, как углекислый, нагревают поверхность Земли, задерживая тепло, которое в противном случае могло бы уйти в космос.

Сегодня этот естественный парниковый эффект делает Землю на 33 градуса теплее, чем поверхность безвоздушной Луны, хотя Земля и Луна находятся практически на одинаковом расстоянии от Солнца. Когда Земля впервые сформировалась, пишет Гриббин, атмосфера была богатой такими парниковыми газами и не давала планете замерзнуть, хотя Солнце было холоднее. По мере того, как Солнце нагревалось и на Земле появилась жизнь, живые существа вытягивали углекислый газ из воздуха и откладывали в виде карбонатных пород, уменьшая силу парникового эффекта. Жизнь меняет количество углекислого газа в воздухе, благодаря процессам обратной связи, которые поддерживают тепло на планете, когда Солнце остывает, и предотвращает ее перегрев при нагревании.

Это основа теории Геи, разработанной Джеймсом Лавлоком, которая дает нам пространство для поиска жизни за пределами Солнечной системы. Главный вопрос Лавлока был таков: что делает Землю особенной? «Воздух, которым мы дышим, может быть лишь артефактом, который поддерживается в устойчивом состоянии далекими от химического равновесия биологическими процессами. Живые существа должны регулировать состав атмосферы не только сегодня, но и на протяжении всей истории жизни на Земле — буквально на протяжении миллиардов лет».

Но тогда возникает загадка: почему парниковый эффект не пустился во все тяжкие, когда Солнце разогрелось, почему не произошло то же, что случилось с Венерой? Ответ, по мнению Лавлока, заключается в том, что жизнь регулирует состав атмосферы, постепенно удаляя углекислый газ при нагревании Солнца, поддерживая температуру на Земле комфортной для жизни.

Ученые Австралийского национального университета считают, что причина, по которой мы не нашли признаков продвинутой технологической жизни, может заключаться в том, что все пришельцы вымерли. «Вымирание — это космический порядок для большей части жизни, которая когда-либо появлялась», пишут авторы исследования.

«Вероятно, Вселенная полна потенциально обитаемых планет, поэтому многие ученые считают, что они должны кишеть инопланетянами», говорит Чопра. «Большинство ранних планетарных сред нестабильны. Чтобы создать обитаемую планету, жизненные формы должны регулировать парниковые газы, такие как вода и углекислый газ, для поддержания стабильной температуры поверхности».

Около четырех миллиардов лет назад Земля, Венера и Марс, могли быть обитаемы. Однако через миллиард лет после образования Венера превратилась в теплицу, а Марс замерз во льдах.

Ранняя микробная жизнь на Венере и Марсе, если таковая была, не смогла стабилизировать быстро меняющуюся среду, говорит соавтор работы Чарли Лайнвивер из Института планетологии АНУ. «Жизнь на Земле, вероятно, сыграла ведущую роль в стабилизации климата планеты».

Влажные, твердые планеты с ингредиентами и источниками энергии, необходимыми для жизни, кажутся повсеместными, однако, как отметил физик Энрико Ферми в 1950 году, никаких признаков выживания внеземной жизни обнаружено не было.

Вероятным решением парадокса Ферми, говорят ученые, будет почти всеобщее раннее вымирание, которое они окрестили «бутылочным горлышком Геи» (так называют любое узкое место). «Одно любопытное предсказание бутылочного горлышка Геи состоит в том, что подавляющее большинство окаменелостей во Вселенной будет состоять из вымершей микробной жизни, а не из многоклеточных видов, таких как динозавры или гуманоиды, для развития которых требуются миллиарды лет», говорит Лайнвивер.

«Может ли планета, в некотором смысле, быть живой?», задается вопросом астробиолог NASA Дэвид Гринспун. Он уже не первый раз выдвигает такую концепцию. В своей книге 2003 года ‘Lonely Planets’ Гринспун представил гипотезу «живого мира», небольшой вариации хорошо известной гипотезы Геи.

С тех пор эта идея достаточно живо обсуждалась, однако больше считалась философской, чем научной. Тем не менее, многие исследователи сходятся во мнении, что эта концепция помогла науке о системе Земле продвинуться вперед, позволила нам понять, что многие циклы Земли — водные, азотные и углеродные циклы; тектоника плит; климат — глубоко взаимосвязаны и модулируют, либо модулируются жизнью на Земле.

«Гея может быть просто хорошей метафорой», говорит Гринспун. «Но мне интересно, можно ли считать жизнь чем-то, что не просто произошло на нашей планете, а тем, что происходит с нашей планетой».

«Не так-то и легко разделить живую и неживую части Земли», добавляет он. «Жизнь сделала Землю такой, какая она есть, в значительной степени. Это общий смысл гипотезы Геи, а гипотеза Живых миров просто переносит эту идею на другие планеты».

«Идея происхождения жизни, отделенная от рождения живого мира, имеет интересные последствия для жизни в других местах», пишет Гринспун. «Если саморегулирование Геи отвечает за долголетие Земли, то нам нужно найти другие места, где развился этот глобальный организм, а не просто места, где когда-то могла возникнуть жизнь».

Иными словами, наш поиск жизни должен быть нацелен на места с активными геологическими и метеорологическими циклами, потенциально сигнализирующими о живой биосфере.

К нынешнему моменту мы нашли почти 2000 планет, вращающихся вокруг далеких звезд, и продолжаем находить новые. Хотя эти миры могут оказаться слишком далекими для нас, чтобы найти какие-либо прямые доказательства жизни в ближайшем будущем, ученые становятся все более опытными в определении состава их атмосфер. Возможно, однажды этот навык позволит нам провести различие между «неудавшейся биосферой» и потенциально живыми мирами.