Адам Франк: «Что может быть важнее вопроса о жизни в других мирах?»
С тех самых пор, как была открыта первая экзопланета – 51 Pegasi b, – началась охота на жизнь за пределами Солнечной системы. С развитием технологий и науки меняются и методы поиска. Так, астробиология сегодня стала флагманом в поисках признаков жизни в далеких мирах.
Сегодня, когда чуть ли ни ежедневно появляются научные статьи о тех или иных открытиях, уже нет ничего удивительного в объединении, казалось бы, разных дисциплин. Так, астробиология – относительно молодое ответвление в науке, сочетающее астрономию, биологию, химию, физику и многое другое.
Адам Франк – профессор астрофизики в Рочестерском университете в штате Нью-Йорк, настоящая страсть которого заключается именно в поисках жизни за пределами Земли. Кроме того, он автор нескольких научно-популярных книг, среди которых – бестселлер «Свет звезд. Инопланетные миры и судьба Земли» (Light of the Stars. Alien Worlds and the Fate of the Earth, перевод автора). Доктор Франк гордо зовет себя астробиологом и уверен, что вскоре нам удастся найти признаки жизни посредством изучения атмосфер экзопланет. Naked Science удалось пообщаться с профессором о том, как именно в атмосфере далекой планеты можно найти сигнатуры жизни, насколько важно в этих исследованиях понимание жизни на Земле и о многом другом.
– Вы физик и астроном, но также неоднократно заявляли в разных интервью, что в последние годы вас все больше интересует астробиология. Почему именно астробиология?
– Просто астробиология – самое классное из этого (смеется). На самом деле, меня всегда удивляло, почему люди не интересуются астробиологией. Какой другой вопрос может быть важнее или будет иметь больше последствий, чем вопрос о существовании жизни в других мирах? Я как-то в шутку поспорил с другом, который занимается физикой конденсированных состояний, сказав ему: «Серьезно, что важнее – количество шариков, которые ты можешь сложить в мешок, или существование жизни в других мирах?» На что он ответил: «Ну да», – и обиделся понарошку. Я имею в виду, что для нас это действительно фундаментальный вопрос. Даже если это неразумная жизнь, просто само ее присутствие где-либо еще, понимание того, что это не единственная планета, на которой есть жизнь (что возможно), – один из самых научных и философских вопросов, которые я могу себе представить и на который можно найти ответ. Он настолько же значителен, как и вопрос о происхождении Вселенной.
Когда вы задумываетесь об очень важных научных вопросах, чаще всего речь идет о происхождении Вселенной, что внутри черной дыры. Говоря о происхождении Вселенной – не думаю, что на этот вопрос когда-нибудь дадут исчерпывающий ответ из-за природы самого вопроса, так как он лоб в лоб сталкивается с философией. Но в случае существования жизни на других планетах – на это мы сможем ответить. Происхождение и существование жизни, если расширить этот вопрос до цивилизаций, – на это мы сможем найти четкие ответы, которые коснутся и самых глубоких философских вопросов о том, кем и чем мы являемся.
– Как понимание жизни на Земле помогает вам в исследованиях?
– По сути, у нас есть только один пример жизни. Люди часто говорят: «Астробиология? Как это вообще может быть реальной темой, если у нас есть только один пример?» Но, как я всегда говорю, если так к этому относиться, то можно упустить, как много всего актуального и важного мы узнали. Астробиология – это изучение жизни в ее планетарном или космическом контексте. И мы немало узнали об этом за последние несколько лет. Очевидно, одна из самых важных вещей здесь – понимание истории жизни на Земле в точнейших деталях. Как я говорю, в астробиологии было три революции: открытие других планет, вращающихся вокруг других звезд, затем исследование Солнечной системы, в ходе которого мы посещаем объекты всех типов в ней и изучаем их, а также исследование 4,5 миллиарда лет истории Земли.
У нас есть действительно неплохое представление обо всей истории жизни на планете, хотя все еще остается множество вопросов. Одна из вещей, которая становится понятна при рассмотрении данных, – то, сколькими разными планетами Земля успела побыть. Когда-то здесь был водный мир, почти или полностью без континентов. Мы были Землей-«снежком». И даже планетой джунглей. В каждом из этих изменений жизнь играла важную роль, а иногда даже провоцировала их. Так что в каком-то смысле, изучая историю Земли, вы получаете несколько разных планет с жизнью на них – и все это можно исследовать.
Конечно, механизм жизни, генетика в этом случае всегда одни и те же. Но если вы задаетесь вопросом, как жизнь может взаимодействовать с планетой и менять ее, то мы видим много разных режимов, полезных для исследований. Как обычно говорят? «Все, что не запрещено законами физики и химии, скорее всего, произойдет». Так что нам следует быть осторожными, когда мы изучаем жизнь на других планетах, потому что вероятности бесконечны. Но я считаю, что таким образом вы узнаете о «контурах», получаете обзор того, как жизнь и планеты могут идти рука об руку. Это крайне важно.
– Так как это относительно новое ответвление, с какими самыми непреодолимыми сложностями вы сталкиваетесь при поисках жизни в космосе?
– Одна из основных вещей, которые люди не осознают, – то, насколько мы близки к проведению настоящего научного поиска жизни во Вселенной. Удивительно, не так ли? Люди задавались вопросом, существует ли жизнь где-либо еще во Вселенной со времен древних греков, чьи философы размышляли о существовании жизни на других планетах и в других местах. И на протяжении всей истории – а это как минимум 2500 лет – длился нескончаемый спор. Кто-то говорил: «Ну да!» А ему в ответ: «Да нет». Это был спор без данных.
Но вот уже несколько лет мы находимся на пути к получению непосредственных данных, соответствующих этому вопросу. И получим мы их благодаря экзопланетам. Космос усеян экзопланетами, и мы учимся, как характеризовать их атмосферы. Мы сможем получить информацию о химическом составе их атмосфер. А это именно то, что поможет понять, есть ли на них жизнь. Другими словами, мы сможем узнать, есть ли у этих планет биосфера. В течение ближайших 10, 20, 30, 40 лет у нас будут релевантные данные. Да, мы будем спорить об их значении, но это будут уже не догадки, а непосредственная информация.
Это будет связано с так называемой атмосферной характеристикой и пониманием того, как следует считывать сигналы биосферы посредством света, проходящего через атмосферу экзопланеты, вращающейся вокруг другой звезды. На этом сейчас все сосредоточены, к этому все стремятся. С этим также связан миллион подзадач. Например, я работаю над изучением экзопланетных атмосфер на стадии эволюции. И это крайне сложно, так как подобная идея берет начало от Джеймса Лавлока и его Гипотезы Геи. Еще в 1965 году он вывел, что кислород в земной атмосфере присутствует из-за жизни, а атмосфера Земли находится не в равновесии, так как жизнь на планете постоянно потребляет кислород и выбрасывает его обратно. Получается, если жизнь исчезнет, вместе с ней исчезнет и кислород. Лавлок был первым человеком, который это понял.
По сути, атмосфера – датчик присутствия жизни. Долгое время считалось, что если в атмосфере обнаруживаются кислород и метан, следовательно, на планете есть жизнь. Но мы поняли, что все намного сложнее. Говоря о трудностях, сейчас перед нами стоит нелегкая задача: определить, какие химические соединения представляют собой биосигнатуры.
– Назовите самые интригующие открытия последних лет, которые помогли в развитии астробиологии как отдельной ветви науки?
– Самым шокирующим и удивительным открытием стали сами экзопланеты, так как это был ответ на вопрос, которому 2,5 тысячи лет. Но дело не только в этом. Суть не в одном лишь открытии экзопланет. Мы просто дошли до точки, когда стали задаваться вопросом о том, сколько вообще экзопланет существует. Сколько звезд надо пересчитать, чтобы наткнуться на ту, у которой есть экзопланета? Сколько звезд надо пересчитать, чтобы обнаружить ту, у которой есть экзопланета в нужном месте для появления на ней жизни или присутствия на ее поверхности жидкой воды? И на эти вопросы мы тоже ответили.