[Перевод] Есть ли в космосе пиво: как заполняется космическая пустота
«Космос — холодное и бесплодное место. Ничто не может существовать там, ничто!» Людвиг Вон Дрейк, малоизвестный дядя Дональда Дака и профессор астрономии, сидит на высоком стуле в своей обсерватории. Когда он замечает, что его снимают, он падает и приземляется на полу с громким стуком. «Мне теперь видны звёзды, которых я раньше не видел!» — стонет он. Он подходит к столу с огромной горой книг. Самая толстая из них — руководство по путешествию в космосе, написанная им самим. В 45-минутном монологе он рассказывает нам с сильным немецким акцентом, как человечество обнаружило планеты в нашей солнечной системы и фантазировало по поводу всего, что может по ним ползать. Иногда он поднимает книгу из кучи и зачитывает отрывок из неё, а затем беспечно швыряет её в угол комнаты. Он рассказывает про Коперника и Галилея, про мечты Кеплера о марсианах, рассуждения Фонтенеля о жизни на других планетах, и даже о Большом лунном надувательстве Джона Гершеля. Научная фантастика оживает в красочном мультике: волосатые пришельцы из космоса и летающие тарелки пролетают по экрану. В итоге профессор говорит заключительные слова. Он считает все эти фантазии чепухой. Ничто не может жить в этом пустом и бесплодном космосе! Но во время этой речи Вон Дрейка похищает чёрный марсианский робот из одной из его историй.
Этот мультик, «Внутри внешнего космоса», служит частью антологии «Чудесный мир цвета» [Wonderful World of Color] Уолта Диснея, телесериала 1960-х. Рассеянный профессор-утка ведёт множество эпизодов со своими темами: история полёта, спектр света, космос — всё то, что волновало американских детей в космическую эру.
Лу Аламандола [Lou Allamandola] был подростком в 60-х годах, во времена одержимости наукой. Он вырос в католической семье в штате Нью-Джерси. Его дедушка и бабушка были итальянскими эмигрантами, и он не научился говорить по-английски, пока не начал ходить в школу. Он до сих пор хорошо помнит диснеевские мультики с Людвигом Вон Дрейком, которые показывали воскресными вечерами. «Вон Дрейк называл межзвёздное вещество — пустое пространство между звёздами и планетами — бесплодным местом, где ничто не может существовать, — говорит он мне. — Это всё, что нам было известно в 60-х. Сейчас нам известно гораздо больше. Межзвёздное пространство полно молекул, которые можно встретить и на Земле».
Я беседую с Аламандолой в среду утром, во время его визита в Лейденскую обсерваторию. Это высокий человек с курчавыми волосами, седеющими на висках. Во время нашего разговора дверь в его офис периодически открывается — это коллеги, которым срочно требуется его мнение по поводу новейшего исследования или поправка к статье, которую они совместно пишут. Он просит всех вернуться к нему после полудня. «Здесь, далеко от собственного офиса и телефона, мне легче отказывать людям», — говорит он. Его офис находится в Исследовательском центре Эймса, отделении НАСА, в Калифорнии. С 1983 года Аламандола был главой Лаборатории астрохимии, где изучают поведение молекул в условиях, сравнимых с открытым космосом. Астрохимия, химия космоса, дисциплина относительно новая, и Аламандола — пионер в этой области.
20 июля 1969 года, на пике космической эры, сотни миллионов людей приклеились к телевизорам и радиоприёмникам, следя за приземлением на Луну миссии Аполло-11. Они услышали, как на фоне радиошума Нил Армстронг сказал: «Это один небольшой шаг для человека, и один гигантский скачок для человечества».
Примечательно, насколько мало нам было тогда известно о химическом составе межзвёздного пространства, пересекаемого астронавтами. И действительно, по сравнению с Землёй, космос очень пустой.
Однако мы знали, что космос не совсем пуст. В начале XX века фотографии с телескопов, обозревающих заполненные звёздами области, демонстрировали странные тёмные пятна, где не было никаких звёзд. Это оказались огромные облака газа и холодной космической пыли, поглощающие свет расположенных за ними звёзд. Но то, что скрывалось в этих тёмных облаках, можно было увидеть при помощи спектроскопии.
Каждый атом способен поглощать и испускать излучение на определённых волнах, что приводит к фиксированной картине линий поглощения и излучения в спектре. Этот «отпечаток» можно измерить спектрографом. Майкл Мэйер и Джофф Марси измерили изменения длин волн этих линий в звёздном спектре, чтобы использовать метод Допплера для определения скорости движения звёзд.
Спектральные линии есть не только у отдельных атомов. Молекулы — комбинации атомов — тоже испускают свет определённых длин волн. Эти длины определяются движениями молекул. Водород, простейшая молекула, состоит из двух соединённых вместе атомов водорода. Эта комбинация возможна благодаря тому, что два атома делятся двумя своими электронами. Их можно представить себе, как два мячика, соединённых эластичной лентой (электронами). Поскольку лента гибкая, атомы могут двигаться туда и сюда, будто бы выполняя упражнения. Движения могут происходить с переменными скоростями. Если они меняют скорость или направление, они испускают частицу света. Эти частицы, фотоны, обладают определёнными длинами волн. Это значит, что свет, испущенный космическим облаком газа, содержит спектральные линии — отпечаток — молекул, из которых состоит газ. В общем, на основе света, исходящего от газового облака, мы можем сказать, какие молекулы он содержит.
Молекулы впервые были обнаружены в космосе только в середине XX века. Ранее это было невозможно, поскольку у их спектральных линий очень большая длина волны, и их можно обнаружить только при помощи радио- или инфракрасных телескопов. В 1800-м Уильям Гершель впервые обнаружил инфракрасное излучение, приходящее из космоса, но для разработки улучшенных инструментов потребовалось много времени.
Радиоастрономия также начала свой разгон только в 1960-х, благодаря технологиям, разработанным во время второй мировой войны. Фрэнк Дрейк с коллегами использовали её для ранних экспериментов SETI, но астрономы, интересовавшиеся формированием звёзд, изучали и радиоволны. Облака газа и пыли в основном находили среди групп молодых звёзд, что говорило о том, что звёзды рождаются в облаках. Когда облако остывает, его частицы двигаются всё медленнее, пока оно не схлопывается под действием собственной гравитации. Материал в середине облака уплотняется, формируя новую звезду. Астрономы надеялись побольше узнать об этом процессе формирования, изучая спектральные радиолинии звёздных колыбелей.
Первые молекулы, обнаруженные в межзвёздных газопылевых облаках при помощи радионаблюдений, имели весьма простое строение — не более двух атомов на молекулу (тогда были найдены водород, CO, аммиак NH3 и вода H2O). В марте 1969 года было объявлено об обнаружении самой сложной из найденных молекул: формальдегида, CH2O. Статья с анонсом, главным автором которой был радиоастроном Льюис Снайдер, заканчивалась так: «в межзвёздном пространстве могут формироваться молекулы, содержащие по меньшей мере на два атома больше, чем водород».
В этом утверждении можно уловить определённую степень удивления: до тех пор предполагалось, что в космосе ничего нет. Он был «бесплодным местом» Людвига Вон Дрейка, богом забытой пустотой, где не могла выжить ни одна молекула. А теперь проводятся эксперименты, из которых следует, что пространство между звёздами битком набито сложной химической материей. Работа Снайдера вышла за четыре месяца до посадки на Луну, что добавило контраста. Человечество могло отправлять астронавтов в космос, но понятия не имела о содержащихся в нём химических богатствах.
Аламандола смеётся и трясёт головой, когда думает о множестве открытий, которые ждали астрономов того времени. В 1968 году он получил диплом по химии в Колледже св. Петра, небольшом католическом университете Нью-Джерси. «Каким-то чудом», — как он описывает это сам, его выбрали для проведения кандидатских исследований в престижном заведении Беркли, обладавшим одним из лучших химических отделений в стране. Его наставником был химик Джордж Пиментел, «чудесный человек, обладавший навыками десятерых», — говорит Аламандола. Одним из множества интересов многогранного Пиментела, изобретшего ещё и химический лазер, было измерение инфракрасного спектра газов в лаборатории. Он хотел применить эту технологию для выяснения вопроса наличия жизни на Марсе, определяя газы, источниками которых служат формы жизни. НАСА отправила собственноручно построенный им спектрограф на беспилотном корабле Маринер, пролетевшем мимо красной планеты. Спектрограф не обнаружил биологических материалов, но обеспечил большое количество информации по температуре и условиям на поверхности планеты. Затем НАСА выбрало Пиментела в первую группу учёных, которых тренировали на астронавтов. Он, однако, вышел из этой программы, когда стало понятно, что он, вероятно, уже не попадёт в космос.
Обучаясь под руководством Пиментела, Лу Аламандола познакомился с инфракрасной спектроскопией в лаборатории. Получив учёную степень, он нашёл себе работу исследователя в Орегоне. Когда в 1976 его контракт истёк, ему стало сложно найти новую работу. «Ударил нефтяной кризис, и денег на исследования не хватало, — объясняет он. — Вместо четырёх-пяти предложений, которые поступили бы мне лет десять назад, я получил около 80 отказов. У нас с женой только что родился второй ребёнок, и мы находились в неведении по поводу нашего будущего. А затем мне позвонил Джордж Пиментел. Он услышал об идеально подходящей мне позиции. Его знакомый, астроном-теоретик Майо Гринберг, хотел устроить лабораторию, симулирующую химические процессы в межзвёздных пылевых облаках. Это была музыка для моих ушей. Потом Джордж сказал: «Только один минус. Как у тебя с голландским?»
Во время следующих телефонных разговоров с Гринбергом, Аламандола всё больше заражался энтузиазмом по поводу работы, которую ему предстояло делать в лаборатории Гринберга в Лейдене. До того астрономов лишь раздражала космическая пыль, поскольку тёмные пылевые облака закрывали им вид на области формирования звёзд. Но Гринберг находил их чрезвычайно интересными. Он подозревал, что частицы космической пыли были покрыты слоем водяного льда, как снежки, в котором были растворены другие химикаты — к примеру, кислород и углерод. Аламандола поясняет, как Гринберг пришёл такому заключению: «Космическая пыль содержит кремний, как стекло. Водяные пары, движущиеся в космосе, конденсируются на кремнии так же, как тут, на Земле, мы наблюдаем ледяные узоры на окнах в холодную погоду. Стекло охлаждает воздух и водяной пар замерзает. Это не магия, но по какой-то причине снежки пока ещё не пришли в голову ни одному астроному».
Гринберг и Аламандола заинтересовались замёрзшими гранулами, поскольку в них могут происходить всяческие химические процессы, невозможные в других местах. «Представьте себе одинокую молекулу, плывущую в вакууме космоса, — поясняет Аламандола. — Через несколько сотен миллионов лет она встречается с другой молекулой, реагирует с ней и формирует новую молекулу. Этот процесс проходил бы быстрее, если бы молекулы были более плотно упакованы во льду, осевшем на космической пыли».
Лёд — плотность которого, по сравнению с межзвёздным пространством, весьма высока -играет роль места встреч молекул. Когда звезда освещает поверхность пылинки, она активирует много разных химических процессов. Энергия, полученная из ультрафиолета, позволяет формировать более крупные молекулы из мелких кирпичиков (на Земле примерами подобных процессов могут служить формирование витамина D и фотосинтез). Если бы подозрения Гринберга подтвердились, то в межзвёздных гранулах льда мог бы появиться очень большой набор молекул. Возможно, что химические вещества, от которых произошли земные организмы, изначально появились в космосе.
Так что в 1976 году Аламандола и его молодая семья переехали в Лейден. Он оставался там восемь лет, и говорит, что его голландский всё ещё остаётся «довольно сносным». Он показывает мне фото команды исследователей в лейденской лаборатории в 1970-х. Восемь мужчин и женщина. У них длинные волосы, очки в чёрных оправах, у некоторых — густые бороды. Гринберг стоит впереди группы — маленький человек с седыми волосами, в синем свитере с высоким завёрнутым воротником и твидовый пиджак. Ассистентов окружает сложное оборудование.
Аламандола рассказывает, что в 70-х исследования проводились совсем не так, как сейчас. «У нас не было этих штуковин, — говорит он, щёлкнув по экрану ноутбука. — Считалось нормальным часами беседовать друг с другом в буфете. О науке. Чтобы прочесть статью, нужно было идти в библиотеку, где можно было полдня провести в раздумьях, в тишине и покое. Не знаю, сколько людей сейчас проводят день, сидя за книжкой. Всё время ощущается необходимость сделать кучу всего. На конференциях люди проверяют почту, вместо того, чтобы слушать докладчика. На ноутбуке вам доступен целый канон научной литературы, но это не помогает вам быстрее поглощать информацию. Шварценеггер снимался в фильмах о том, как машины захватывают мир. По-моему, в каком-то смысле, они уже его захватили».
Оптический спектр кометы Хякутакэ, демонстрирующий характерные признаки различных органических молекул
Аламандола показывает следующее фото, крупный план машины, вокруг которой стояли исследователи. «Это камера симуляции льда. Мне обычно не нравится объяснять устройство сложной измерительной аппаратуры, но эта довольно простая. Она просто воспроизводит ситуацию космоса, которую мы хотим повторить». Без объяснений машина и вправду выглядит сложной, немного напоминая внутренности компьютера. У неё есть лампа, направленная на нечто вроде жестяной коробки из-под печенья, с прикрученной к ней трубой. «Она испускает ультрафиолет и симулирует звезду, — говорит Аламандола, указывая на карту. — Коробка играет роль облака пыли. В ней был сильно охлаждённый образец водного льда, содержащий аммиак и оксид углерода — две распространённых в космосе молекулы. У трубе за ней — спектрограф. Он улавливает свет, который сообщает, сформировались ли во льду молекулы, и какие именно».
Это сработало. Аламандола показывает мне два спектра — один до облучения, второй — через два часа после облучения ультрафиолетом. Первый спектр показывает только линии воды, оксида углерода и аммиака — ингредиентов образца льда. Второй содержит множество новых спектральных линий, указывающих на наличие новых, более крупных молекул, сформировавшихся из базовых ингредиентов.
Этот результат был впечатляющим. Поблизости от звёзд ледовое покрытие космической пыли превращается в фабрики молекул, способные производит широкий ассортимент сложных структур. В 1969 году учёные с удивлением обнаружили, что в космосе могут возникать сложные молекулы вроде формальдегида. А в ледяных комнатах Лейдена, в условиях, совпадающих с космосом, его начали получать в больших количествах уже в 1970-х.
Но результаты экспериментов не сразу были замечены и приняты другими. «Астрохимия была ещё молодой дисциплиной, — говорит мне Аламандола. — Учёные открывали всё новые и новые молекулы в космосе. Они строили теоретические модели, показывающие, как именно моли формироваться молекулы — в виде газа, а не в ледяном кристалле. То, что эти реакции не могли бы произойти, если бы молекулы просто плыли бы по отдельности в космосе, игнорировалось. Астрохимики справлялись и без наших ледяных гранул. Они считали нас чокнутыми профессорами».
Всё изменилось в 1980-х, когда Аламандола с коллегами, включая лейденского астронома Ксандера Тийленса, провели наблюдения с воздушной обсерватории имени Койпера — самолёта компании Lockheed, переделанного в обсерваторию и оснащённого телескопом и спектрографом. Телескоп располагался за люком в боковой части фюзеляжа. Переходный шлюз гарантировал, что исследователей не сдует за пределы самолёта из-за падения давления в кабине после открытия люка. Поскольку самолёт мог взбираться выше слоя водяного пара в атмосфере, он мог измерять количество водяного пара и льда в космосе. И ледяные гранулы были найдены: пылевые облака, из которых формируются звёзды и планеты, содержали водяной лёд и те же сложные молекулы, что были получены в лабораториях Лейдена и Эймса.
На конференции в Австралии в 2010-м я впервые услышал о множестве молекул, обнаруженных к тому времени в межзвёздном пространстве. Ужин на конференции проходил на Магнитном острове у восточного побережья Квинсленда. На лужайке ресторана между расставленными столами шныряли опоссумы. Порядка 200 астрономов только что закончили свои десерты, и выступал Эндрю Уолш, организатор конференции. Уолш — низкорослый австралиец, с небольшим количеством волос на голове и бородой, заплетённой в две впечатляющие косы. Кроме астрономии, он обожает варить пиво.
«Когда я начал заниматься докторской диссертацией по астрономии, мой отец спросил меня: «Так чем ты занимаешься весь день?» — рассказал нам Уолш. «Я прочитал ему название моей диссертации: «Объединение ультракомпактных областей H II и излучение метанолового мазера». Его взгляд остекленел и я видел, что его внимание слабеет — до тех пор, пока я не произнёс «метанол». «Ага! — сказал он, — так что, в космосе есть алкоголь? А там есть пиво?» Я объяснил, что в пиве содержится этанол, а не метанол. «Метанол — это яд, пап, — сказал я. — Если ты хоть немного его выпьешь, ты ослепнешь. Если выпьешь больше, умрёшь». С того момента отец потерял всякий интерес к моей работе. Я бы хотел исправить эту ситуацию текущей презентацией, которую я назвал «Пиво в космосе» и посвящаю моему отцу».
За 15 минут Уолш — всё больше распаляясь — перечислил 12 основных ингредиентов пива. Вода, алкоголь (этанол), сахара, несколько аминокислот. Затем он показал нам фото участков, где формируются звёзды — те же самые пылевые облака, которые Аламандола симулировал со своим лабораторным льдом. С энтузиазмом, один за другим, Уолш называл ингредиенты пива, обнаруженные в этих облаках: достаточно много воды и этанола, диоксид углерода, даже сахара и несколько простых аминокислот. Пять из более сложных аминокислот и сахаров пока ещё не обнаружены, но Уолш убеждён, что мы просто недостаточно внимательно ищем. Он призвал своих коллег продолжать поиски недостающих ингредиентов космического пива. «Мой отец и много других людей успокоились бы, услышав, что мы нашли в космосе что-то полезное», — заключил он.
С 1980-х астрономы не только обнаружили некоторые ингредиенты пива в космосе, но и начали предварительные поиски базовых материалов для жизни. Лу Аламандола вернулся в США в 1983-м, где основал собственную лабораторию в Эймсе с целью продолжения экспериментов, проводимых им в Лейдене. «Список веществ, полученных нами в лаборатории, настолько длинный, что даже химикам он кажется скучным. В конце 80-х мы хотели узнать, можем ли мы делать молекулы, напоминающие строительные блоки живых организмов». Я спрашиваю Аламандолу, тяжело ли ему, человеку религиозному, совмещать его веру с изучением истоков жизни. «Вовсе нет, — говорит он. — Религия и наука — это разные области, в каждой из которых есть великие тайны. Кроме того, изучаемая мною химия очень далеко отстоит от истоков жизни».
Некоторые из экспериментов, проводимых командой Аламандолы, привели к примечательным результатам. После каждого из экспериментов облучённый лёд растапливали и растворяли в воде. Жидкость подогревали, выпаривая воду. Оставалась маслянистая субстанция, которую Майо Гринберг в своих ранних экспериментах окрестил «жёлтой фигнёй». Возможно, в этой жёлтой фигне было что-то слишком сложное для того, чтобы распознать при помощи спектроскопа? Гринберг попал в заголовки газет в Нидерландах в 1980-м, с подозрениями о том, что жёлтый осадок мог содержать аминокислоты. Аминокислоты — основа белов в наших телах и строительные блоки жизни. Местная газета Leidse Courant без стеснения разместила статью с дико преувеличенным заголовком: «Лейденские исследователи обнаружили жизнь среди звёзд».
«Мы, конечно, не сотворили никаких живых организмов, — говорит Аламандола. — Всегда нужно следить за своими словами, иначе люди всё поймут не так. Пребиотики, биогенный материал… Иначе говоря, те же строительные блоки, из которых состоит жизнь. Человек, и даже одна клетка — чрезвычайно сложная конструкция из Lego. Мы нашли всего несколько отдельных кирпичиков Lego, а не всю конструкцию». Но они действительно нашли огромное разнообразие химических строительных блоков под микроскопом. Кроме аминокислот там были сахара, даже нуклеиновые кислоты, формирующие основу ДНК. Они также нашли удлинённые молекулы, отталкивающие воду с одной стороны (гидрофобные) и легко связывающиеся с водой с другой (гидрофильные). Клеточные мембраны человеческого тела состоят из молекул такого же типа.
По мере рассказа Аламандолы я заражаюсь энтузиазмом подобно журналисту из Leidse Courant. Они обнаружили, что в космосе возможна жизнь! Аламандола простирает руки и жестами просит меня успокоиться. «Ха-ха, Лукас, — говорит он, — никто не знает, что такое жизнь. Для неё есть порядка 500 различных определений. То, что мы нашли, не имеет отношения к жизни само по себе. Мы нашли только строительные блоки; то, как из них в результате получается живой организм, это совершенно другое дело».
Учёные бьются над этим вопросом сотни лет. В 1950-х Миллер и Ури проводили эксперименты, изучая идею Дарвина о появлении жизни на Земле в небольшом тёплом пруду, в который ударила молния. В их экспериментальных условиях были получены сложные молекулы вроде аминокислот, и потом это было более-менее успешно воспроизведено Биллом Бораки. Эксперименты Аламандолы и Гринберга показали, что те же вещества можно создать в блок льда в космосе, облучаемом звездой. Вопрос состоял в том, как эти вещества попадают на Землю?
Земля, скорее всего, начала своё развитие в форме горячего шара из расплавленного камня. Порядка 4 млрд лет назад она достаточно сильно остыла для того, чтобы на ней начала появляться жизнь. Старейшие ископаемые, найденные на Земле — это бактерии, появившиеся примерно в то время. Эксперименты со льдом показали, что мы можем найти в космосе и основные материалы, необходимые для этих организмов. Могли ли эти молекулы посредством некоей космической почтовой службы попасть на Землю после того, как она остыла? Панспермия, гипотеза о том, что жизнь на Земле появилась из космоса, начала превращаться в интересную возможность.
В 1989 году Аламандола встретился с биохимиком Дэвидом Димером. В то время у Димера был фрагмент метеорита, упавшего в Австралии. Огромный кусок камня весом 100 кг развалился на мелкие осколки в атмосфере. Позднее фрагменты проанализировали в лаборатории. Метеорит Димера продемонстрировал ту же структуру, напоминающую клеточные стенки, что создавал в лаборатории Аламандола. Это было примечательное открытие, показывающее, что метеориты, падающие на Землю, содержат основные материалы, необходимые для организмов. Но время для далеко идущих заключений ещё не пришло. «Всё ещё находятся люди, выходящие из комнаты, услышав слово «биомаркер» — индикатор жизни. Я просто опасался показывать некоторые из наших результатов, указывающих на то, что строительные блоки жизни могут появляться в метеоритах. Если бы я это сделал, хоть на химической, хоть на астрономической конференции, мои коллеги решили бы, что я сошёл с ума».
Однако в середине 1990-х астробиология начала набирать популярность. В 1996 году Аламадола выступал на симпозиуме, организованном НАСА и SETI на острове Капри, близ западного побережья Италии. В конце презентации он решился показать слайд, демонстрирующий структуры метеорита Димера рядом с теми, что вышли из его лаборатории. «Время пришло, — говорит он мне. — Люди были готовы принять идею о том, что метеориты могли доставить органические материалы на Землю».
С тех пор появляется всё больше понимания того, что многие вещества, поглощаемые нами ежедневно, сформировались в космосе. Возьмём, к примеру, воду. Каждый метеорит или комета — это гигантский снежок, происходящий из звёздной колыбели солнечной системы. Если такой объект сталкивается с Землёй, он доставляет на поверхность планеты огромное количество воды. Сложно представить, чтобы на Землю попадало достаточное количество таких снежков для того, чтобы организовать океаны, но недавно я увидел изображение, сделавшее эту идею немного более приемлемой. Это было изображение осушенной Земли, рядом с которой вода из всех рек, океанов, озёр и так далее была собрана в три небольших сферы. Крупнейшая сфера — в диаметре, сравнимом с расстоянием от Амстердама до Рима — представляла всю воду внутри, на поверхности или над Землёй. По сравнению с Землёй она довольно мала. И идея о том, что каждый стакан воды, каждая чашка чая и каждое пиво, которое я когда-либо пил, когда-то были частью космического снежка, сразу стала казаться не такой уж странной.
Метеоритный удар кажется событием, происходящим не каждый день, но это не так. В новости попадают самые крупные удары, но на Землю ежедневно сваливаются тысячи килограмм межзвёздного материала, в виде небольших метеоритов и космической пыли. В молодой Солнечной системе эти столкновения были более частыми и сильными. Датировка лунных кратеров показывает, что порядка 4 млрд лет назад в Солнечной системе бушевал невероятный метеоритный шторм, длившийся миллион лет. Он должен был оставить след и на Земле, и на Луне.
Одним из вероятных объяснений этого дождя будет то, что вскоре после его формирования Юпитер подвинулся немного ближе к Солнцу. Это несомненно произошло из-за гравитации других планет и небольших объектов, вращающихся вокруг Солнца. Сдвиг орбиты Юпитера мог сломать баланс всей Солнечной системы и сработать в роли катапульты, повлиявшей на весь космический мусор, летающий вокруг планет. В результате внутренние планеты — включая Землю — длительное время подвергались яростной бомбардировке метеоритами. Это событие стало известно как поздняя тяжёлая бомбардировка. Похожие бомбардировки и сегодня наблюдаются вокруг молодых звёзд, находящихся в процессе формирования. Космическую пыль и воду швыряет туда-сюда по зародышам планетных систем, и она оказывается на поверхности планет после их остывания.
Одно из самых известных изображений, полученных с космического телескопа Хаббла, астрономы прозвали «оком Саурона», поскольку оно сильно напоминает символ тёмного властелина из фильмов «Властелин колец». На фото видно золотистое гало, окружённое овальным кольцом. Звезду из центра кольца удалили, поскольку она слишком яркая. Это оставило продолговатый тёмный след на изображении, похожий на зрачок.
Это изображение Фомальгаута, одной из ближайших к Земле звёзд. Овал — это её отражённый от кольца космической пыли свет. Пыль остаётся от комет и другого космического мусора, случайным образом летающего вокруг. Каждый день тысячи объектов сталкиваются, разбиваются на мелкие кусочки и порождают космическую пыль, полную воды и органических молекул. Крупные и мелкие фрагменты в конце концов оказываются на поверхности молодых планет, вращающихся вокруг молодой звезды. Кометный дождь Фомальгаута демонстрирует нам, как могла выглядеть поздняя тяжёлая бомбардировка.
Сейчас мы всё больше узнаём об этих несущих воду снарядах, имеющихся в нашей солнечной системе. В 2014 году аппарат Розетта достиг кометы 67P/Чурюмова — Герасименко. На неё отправился спускаемый аппарат Филы, а материнский корабль продолжал двигаться по орбите вокруг кометы ещё два года, пока не упал (намеренно) на её поверхность. Розетта и Филы обнаружили в комете воду, кислород, различные органические соединения (не путайте с живыми организмами). Что интересно, молекулярное строение воды на комете сильно отличалось от воды на Земле, что говорит о том, что кометы — или, по меньшей мере, кометы, похожие на 67Р — могли и не внести такую большую лепту в доставку воды на Землю. Богатая событиями миссия Розетта ознаменовала первый случай в истории, когда кометную воду и пыль удалось изучить непосредственно.
Закончив беседу с Аламандолой, я почувствовал, будто и сам осуществил космическое путешествие. За те два часа, что мы провели вместе в его офисе в Лейдене, мы изучили путь органической молекулы в космосе; от её образование в замёрзшей грануле пыли в звёздной колыбели молодой звезды, через пылевой диск пыли и газа, где формируются звёзды, и до её прибытия на планету через столкновение с метеоритом.
Этот путь всё ещё пристально изучают астрономы, включая и тех, что работают в Нидерландах. Аламандола приехал в Лейден, чтобы провести лекции для расположенных там двух лидирующих исследовательских астрономических групп, одной из которых руководит его друг и бывший коллега Ксандер Тиленс. Такие телескопы, как инфракрасный спутник Гершель и ALMA, массив из десятков радиотарелок, стоящих в чилийских Андах, открывает такие части спектра, которые раньше были недосягаемыми. Это приводит к открытию новых спектральных линий и новых молекул в регионах формирования звёзд.
Такие наблюдения вселяют оптимизм в некоторых охотниках за планетами по поводу шансов существования жизни на экзопланетах. В конце концов, материалы, из которых состоят земные обитатели, есть в молодых планетных системах. Космос — не бесплодное пустое место, описанное Людвигом Вон Дрейком, он забит строительными блоками органической жизни. Эти материалы, растворённые в воде, метеориты постоянно доставляют на поверхность молодых планет. Если температура будет подходящей, и будут присутствовать все ингредиенты, время и эволюция сделают всё остальное. Возможно, именно такие рассуждения привели охотника за планетами Стивена Вогта к утверждению о 100% наличии жизни на Зармине.
Но пока, как именно проложен путь от строительных блоков через химические реакции к самой жизни, остаётся неизвестным. Мы даже не знаем, как это случилось на Земле. Прямые свидетельства — например, ранние формы жизни — насколько нам известно, по большей части исчезли с лица Земли. Невозможно выделить одну теорию происхождения жизни среди других из-за слишком большого количества неопределённостей. Поэтому невозможно использовать жизнь на Земле в качестве схемы для всей остальной Вселенной. Большинство охотников за планетами используют другой подход к вопросу существования внеземной жизни. Представьте, что на другой планете из тех же строительных блоков, что мы используем на Земле и видим повсюду в космосе, появилась определённая форма жизни. Как именно мы могли бы засечь существование этой формы жизни с Земли? Как мы могли бы распознать признаки жизни на экзопланете?
Лукас Эллербрёк — астроном, исследователь комет и формирования планет в Амстердамском университете. Перепечатка из книги: «Охотники за планетами: в поисках внеземной жизни» [Planet Hunters: The Search for Extraterrestial Life].
