С 1960-х годов наши попытки найти инопланетян страдают от легкой формы космического нарциссизма: мы упорно ищем в космосе зеркальное отражение самих себя. Астробиологи привыкли сканировать экзопланеты в поисках так называемых классических биомаркеров — кислорода, озона, воды или метана, негласно предполагая, что инопланетная жизнь дышит и выделяет газы точно так же, как земная.
Но у этого подхода есть две фундаментальные проблемы. Во-первых, мертвые планеты отлично умеют притворяться живыми (например, тот же метан может массово выделяться в результате банальных геологических процессов или взаимодействия воды с горными породами). Во-вторых, что если инопланетная жизнь базируется на совершенно иной химии? Если местные микробы используют для метаболизма вещества, о которых мы даже не догадываемся, наши телескопы просто скользнут по их планете равнодушным взглядом, навсегда записав ее в каталог безжизненных камней.
Чтобы разорвать этот замкнутый круг, команда исследователей под руководством астробиолога Сары Уокер (Sara Walker) из Университета штата Аризона опубликовала интригующий препринт, в котором предлагает радикально сменить оптику. В документе, подготовленном для концепции будущей космической обсерватории Habitable Worlds Observatory (HWO), ученые призывают перестать искать конкретные химические вещества и начать искать «жизнь, какую мы её не знаем». Сделать это они планируют с помощью оценки математической сложности инопланетных атмосфер, опираясь на так называемую Теорию сборки (Assembly Theory).
Суть Теории сборки заключается в том, что она оценивает молекулы не по их химическому составу, а по тому, насколько трудно их было собрать. Представьте себе коробку с деталями Lego. Если вы будете долго и усердно ее трясти, случайным образом могут сцепиться два, три или даже четыре кубика. Это аналог абиотической, то есть неживой, химии в космосе. Но если вы откроете коробку и достанете оттуда идеально собранную модель «Сокола Тысячелетия», вы точно знаете: случайность тут ни при чем.
Потребовалась инструкция, целенаправленные действия и, что самое главное, память о предыдущих шагах. В масштабах Вселенной роль такого архитектора играет эволюция. Теория вводит понятие «Индекса сборки» — это минимальное количество уникальных шагов, необходимых для создания молекулы из базовых блоков. Если индекс молекулы низок, ее появление можно списать на слепой случай. Но если индекс высок, и такие молекулы присутствуют в заметных количествах, значит, на планете работает некий «движок отбора». И совершенно неважно, на основе углерода работает этот эволюционный движок или на основе кремния.
Главное достижение Уокер и ее коллег заключается в том, что они перенесли эту теорию из уютных химических лабораторий на масштаб целых планетных атмосфер, находящихся от нас в десятках световых лет. Ученые предлагают больше не рассматривать молекулы-биомаркеры по отдельности. Вместо этого они математически описывают атмосферу экзопланеты как единую сеть, или граф, химических связей.
Алгоритмы будущего телескопа не будут выискивать условный кислород — они будут считать общую комбинаторную сложность, необходимую для того, чтобы поддерживать наблюдаемый химический коктейль. Если в атмосфере есть молекулы, которые постоянно делятся друг с другом сложными химическими модулями и исчерпывают все возможные варианты связей, значит, скучная термодинамика здесь уступила место биологии.
В качестве иллюстрации авторы работы приводят изящное сравнение Земли и Венеры. С точки зрения базовой химии обе планеты обладают сопоставимым разнообразием доступных типов химических связей. Однако Венера химически «глупа»: ее атмосфера представляет собой хаотичный суп из относительно простых соединений, которые легко собираются сами по себе.
Земля же, имея тот же стартовый набор деталей, собирает из них невероятно сложные структуры. Земная биосфера работает как гигантский фильтр, который концентрирует материю в конфигурациях с высочайшим индексом сборки. Биологические процессы на нашей планете исследовали химическое пространство куда тщательнее, чем мертвая природа Венеры или Марса, и Индекс сборки наглядно это выдает.
Пожалуй, самый глубокий и философский вывод нового исследования заключается в разрушении привычной бинарной системы оценки космоса. Мы привыкли жестко делить миры на обитаемые и безжизненные. Однако Теория сборки предлагает отказаться от тумблера «жив/мертв» в пользу непрерывной шкалы планетарной сложности.
Переход от химии к биологии — это не внезапная вспышка, а долгий градиентный процесс усложнения. Такой подход позволит астрономам замечать «переходные» миры, молодые биосферы, которым пока не хватило времени кардинально изменить химию планеты, или даже причудливые скрытые экосистемы, не пытаясь втиснуть их в прокрустово ложе земных стандартов.
Пока что это лишь теоретический каркас, призванный лечь в основу софта для телескопов завтрашнего дня вроде Habitable Worlds Observatory. Но смена парадигмы налицо: астрофизики наконец-то готовы перестать искать в космосе самих себя и начать искать универсальный физический отпечаток эволюции.
Ведь, как справедливо замечают исследователи, если химические эксперименты во Вселенной идут уже почти 14 миллиардов лет, шансы на то, что природа нашла лишь одно «земное» решение для создания жизни, ничтожно малы.
Читайте также: Если инопланетные сигналы уже достигали Земли, почему мы их не заметили?
Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.
