Прежде чем жизнь появилась на суше около 400 миллионов лет назад, всё живое на Земле, включая зарождающийся разум, развивалось в глубинах океанов. Недавно астрономы предположили, что голубые экзопланеты с бескрайними океанами – водные миры – могут вращаться вокруг многих из триллиона звезд нашей Галактики. В 2016 году, например, астрономы “Кеплера” обнаружили планеты, не похожие ни на что в нашей Солнечной системе – водные миры, вращающиеся вокруг звезды Kepler-62. В этой пятипланетной системе два мира находятся в обитаемой зоне – их поверхности полностью покрыты бесконечным глобальным океаном, на котором нет ни суши, ни гор.
Содержание
Три критерия для процветания жизни в океанических мирах
По сути, для процветания жизни в океанических мирах необходимы три основных условия: энергия, питательные вещества и источник органических веществ, которые могут быть собраны в формы жизни.
Как говорит геохимик Крис Герман из Океанографического института Вудс-Хоул:
“Органическая материя, судя по спектроскопии, в изобилии присутствует во всей Вселенной”.
Для жизни, согласно основной максиме астробиологии, необходимы следующие важнейшие элементы: углерод, водород, азот, кислород, фосфор и сера. Если у вас есть источник органического вещества, то значит есть достаточно углерода, а если планета покрыта водой, то у вас, следовательно, также есть водород и кислород. Можно сказать, что половина пути пройдена.
Поэтому при выборе наиболее перспективных для жизни океанических инопланетных миров одним из ключевых вопросов является наличие достаточного количества N (азота), P (фосфора) и S (серы). Что касается азота и серы, то их поиск сейчас активно ведется на ледяных спутниках Юпитера и Сатурна. И уже есть многочисленные наблюдения/определения аммиака и связанных с ним соединений в космических телах внешней области Солнечной системы, а что касается серы (S), то она была замечена на Ио, где ее много в вулканических выделениях, часть из которых осела на другом спутнике Юпитера – на Европе.
Велись споры о том, достаточно ли фосфора для поддержания жизни в том или ином океаническом мире, но количество фосфора, необходимое для жизни (исходя из того, что мы знаем о ней на Земле), пока не удалось обнаружить ни одному космическому зонду. К примеру, на Европе и Энцеладе у прошлых миссий (Galileo, Cassini) не было достаточно чувствительных приборов, чтобы обнаружить низкие уровни, необходимые для условий обитаемости.
Энергия
Самым большим вопросом для того, пригоден ли чужой водный мир для жизни, является наличие энергии. В шаре, состоящим только из чистой воды не будет ничего. Но океан со скалистым дном потенциально способен к взаимодействию воды и камня, если вода сможет хоть немного растворить породу для вымывания минералов. Прокачка воды через породу и обратно приведет к химическим реакциям, когда эти подземные воды потекут обратно в основание океана. При этих реакциях будет выделяться химическая энергия, которая в глубоких слоях океана Земли лежит в основе пригодных для жизни “хемосинтетических” экосистем, не зависящих от солнечного света и фотосинтеза.
Если представить себе те же процессы на любой другой планете с водой и горными породами под этой водой (т.е. наиболее плотный материал в центре, менее плотный – снаружи), то она с большой вероятностью может стать пригодной для жизни. Причем, для того, чтобы это стало реальностью, каменистая внутренняя часть не обязательно должна быть геологически активной (вулканы, тектоника). Если есть приливные силы (например, несколько лун вокруг общей планеты), то это может привести к перекачке воды в поровые пространства на морском дне и обратно. Кроме того, просто существующая топография создаст разницу давления в разных местах морского дна планеты, так что вода будет втекать в породы в одном месте и вытекать в другом.
Каменистое дно огромного океана Европы похоже на миниатюрную Землю
В нашей Солнечной системе самой интересной является одна из лун Юпитера. Под своей ледяной поверхностью Европа скрывает огромный соленый океан, глубина которого, по мнению ученых, достигает 100 километров, что в 10 раз больше, чем Марианская впадина на Земле.
Каменистое дно огромного океана Европы, по мнению Майка Брауна из Калтеха, может быть почти как миниатюрная Земля, с тектоникой плит, континентами, глубокими впадинами и активными зонами спрединга.
“Подумайте о срединно-океанических хребтах на Земле”, – пишет Браун в своем блоге, – “С их черными курильщиками, извергающими обжигающие богатые питательными веществами воды на морское дно, кишащее жизнью, которая выживает за счет этих химических веществ. Не нужно обладать богатым воображением, чтобы представить, что такой же богатый химический суп в океане Европы смог привести к эволюции некий вид жизни, живущий за счет внутренней энергии, генерируемой в ядре спутника Юпитера. Если вы ищете китов на Европе – а я и многие мои друзья часто шутим, что так оно и есть, – то это именно тот инопланетный мир, в котором вы можете их найти”.
Исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), показывает, что водные миры – не такая уж редкость в нашей родной галактике Млечный Путь. Используя компьютерное моделирование, астроном Гарвардского университета Ли Зенг и его коллеги представили данные, показывающие, что планеты размером с суб-Нептун, то есть планеты с радиусом в два-четыре раза больше земного, скорее всего, являются водными мирами, окруженными толстой атмосферой, а не газовыми карликами, как принято сегодня считать.
Совершенно разные миры
Некоторые из этих субнептуновых планет, по словам Зенга, имеют океаны, достаточно глубокие, чтобы оказывать давление, в миллион раз превышающее наше атмосферное давление на поверхности. В таких условиях жидкая вода сжимается в фазы льда под высоким давлением, такие как Лёд VII или суперионный лёд.
“Эти льды высокого давления по сути похожи на силикатные породы в глубине мантии Земли – они горячие и твердые, – сказал он. – Но это совершенно другие миры по сравнению с нашей Землей”.
В отличие от Земли, имеющей очевидную твердую поверхность воду, занимающую от 25 до 50 процентов от общей массы, эти планеты могут быть вообще без жидкой воды. Они даже “могут иметь или не иметь четко очерченную поверхность, – сказал Ли, – или же быть текучими до самого ядра – на всю глубину”.
Но могут ли такие водные миры поддерживать жизнь? Возможно, даже разумную жизнь?
“Да, там может быть жизнь, – говорит Лиза Кальтенеггер, директор Института Карла Сагана в Корнелле. – Но может ли она использовать технологии, схожие с нашими? Скорее всего нет. Жизнь на этих мирах находилась бы под водой, не имея легкого доступа к металлам, электричеству или огню для развития металлургии. Но мы не знаем другого пути технологического развития, кроме нашего. Так что изобретательность жизни в достижении технологических чудес в отличных от земных условиях может очень сильно удивить нас”.
Могут ли инопланетные водные миры в какой-то момент привести к развитию жизни, какой мы знаем ее на Земле?
“Чисто океанические миры (без суши на поверхности), – сказал Ави Леб, бывший председатель кафедры астрономии Гарварда, – вряд ли смогут развить разнообразие жизни, как мы ее знаем на Земле. Потому что они будут обеднены необходимыми для жизни питательными веществами, такими как фосфор и молибден”.
“Мы считаем наличие жидкой воды на планете способом зарождения жизни, поскольку жизнь, как мы ее знаем на Земле, состоит в основном из воды и требует ее для существования, – объясняет астрофизик Натали Хинкель, старший научный сотрудник Юго-Западного исследовательского института. – Однако планета, которая является водным миром или не имеет поверхности над водой, не имеет важных геохимических или элементных циклов, которые критически необходимы для жизни”.
“Я думаю, что может быть неправильным судить обо всем только с точки зрения Земли, – говорит Рамзес Рамирес из Токийского технологического института. – Вы можете упустить другие вероятные возможности”.
“У меня в офисе висит плакат, который я повесил несколько лет назад, под названием: “Исследуя океанские миры, мы избегаем земных предрассудков!, – сказал Крис Герман из Океанографического института Вудс-Хоул. – Заявление Рамзеса как раз показывает сколько много еще у нас предрассудков. У нас исследовано всего 5% океанского дна. Мы даже не знаем, что и кто живет в наших собственных океанах.
А то, что мы периодически там находим, достойно такого же удивления, что и поиски инопланетной жизни и постепенно расширяет известный нам диапазон как пригодных для жизни сред на Земле, так и разнообразия видов, которые там обитают. Но самое захватывающее то, что роботизированные методы, которые мы будем использовать в поисках жизни на других планетах при высоком давлении в холодной, темной среде соленой воды – точно такие же, которые могли бы стать революционными и для изучения наших собственных океанов”.
Новые исследования показывают, что около 35% всех известных экзопланет, которые больше Земли, могут быть богаты водой.
А недавно запущенная миссия TESS скорее всего обнаружит еще больше таких планет с помощью наземных спектроскопических наблюдений. Космический телескоп следующего поколения “Джеймс Вебб”, как мы надеемся, определит состав их атмосферы, что будет иметь важные последствия для поиска жизни в Млечном Пути.
Разумные существа океана
Океаны Земли сами стали проводником эволюции. Обитающие в океане головоногие моллюски – осьминоги, кальмары и наутилусы являются сложными формами жизни и обладают доказанными мыслительными процессами, развиваясь по иному пути, чем мы. Их вид – своего рода независимый эксперимент в эволюции большого мозга и сложного поведения.
“Если мы сможем установить контакт с головоногими как с разумными существами, то не из-за общей истории, не из-за родства между нами и ими. А потому что эволюция смогла создать разум дважды, – сказал философ Питер Годфри-Смит. – Возможно, это самый близкий путь к встрече с разумным существом другого вида”.
Читайте также: Сигналы вымерших цивилизаций – эхо Млечного Пути