Найдены звезды, с которых “инопланетяне” могут следить за Землей
Свежий номер
РГ-Неделя
Родина
Тематические приложения
Союз
Свежий номер
24.06.2021 / 16:40
текст:
Денис Передельский
#Просто космос
OpenSpace/American Museum of Natural History
Совместная команда астрономов из Корнеллского университета и Американского музея естественной истории впервые составила каталог звездных систем, из которых “инопланетные астрономы” были бы способны следить за Землей, просто наблюдая, как наша планета при вращении по орбите перекрывает свет Солнца.
Исследование опубликовано в журнале Nature, а краткий отчет о нем можно найти на сайте Корнеллского университета. Астрономы исходили из практики собственных наблюдений. Как известно, многие экзопланеты в последние годы удалось открыть благодаря транзитному свечению.
Планеты, обращаясь вокруг своих звезд, с определенной периодичностью перекрывают от наблюдателя с Земли или от космического телескопа свет этих звезд.
Это позволяет не только обнаружить объекты, но и расчетным путем получить данные об их основных характеристиках.
В новом исследовании ученые решили выяснить, из каких звездных систем благодаря подобной технологии можно было бы наблюдать за Землей. Для этого они определили круг из 2034 близлежащих звездных систем – в пределах небольшого космического расстояния в 326 световых лет, – с которых теоретически видна Земля.
Подсчитано, что 117 из упомянутых 2034 звездных систем, прошедших через транзитную зону Земли за исследованный период в 10 тысяч лет, находятся сравнительно недалеко – в пределах 100 световых лет от Солнца. Причем 75 объектов находились в транзитной зоне Земли с момента появления коммерческих радиостанций, что произошло около века назад.
По мнению авторов работы, если бы на планетах вокруг отобранных для исследования звезд существовала разумная жизнь, то “инопланетные” астрономы из 1715 звездных систем могли бы обнаружить Землю еще в момент расцвета человеческой цивилизации, то есть в период от 10 000 до 5000 лет назад.
В последующие 5000 лет к наблюдениям могли бы присоединиться астрономы еще из 319 звездных систем.
Как говорят ученые, обитатели экзопланет, вращающихся вокруг этих близлежащих звезд, если бы они существовали, заняли бы “место в первом ряду”, чтобы выяснить, имеется ли жизнь на Земле.
“С точки зрения экзопланет, инопланетяне – это мы, – говорит соавтор исследования Лиза Калтенеггер, профессор астрономии. – Мы хотели узнать, какие звезды имеют правильную точку обзора, чтобы можно было увидеть Землю, поскольку она периодически перекрывает свечение Солнца. Поскольку звезды движутся в нашем динамическом космосе, эта точка обзора как приобретается, так и теряется”.
Добавим, что для составления своего каталога исследователи использовали обзор звезд, составленный при помощи аппарата Gaia, запущенного Европейским космическим агентством. Эти данные помогли определить, какие звезды входят в транзитную зону Земли и выходят из нее и на какой срок.
“Данные Gaia предоставили нам точную карту нашей галактики Млечный Путь, – говорит астрофизик Джеки Фаэрти.
– Это позволило нам заглянуть как в прошлое, так и в будущее, чтобы определить, где и когда звезды были расположены и куда они теперь движутся”.
Добавим, что в каталог 2034 звездных систем включены еще и семь недавно открытых экзопланет, которые, как считают ученые, находятся в так называемой обитаемой зоне своих звезд. Этот термин означает, что на указанных планетах может существовать жидкая вода, которая, по нашим представлениям, является основой для зарождения и поддержания жизни.
Поделиться
Мнение ученых SETI : Земле приближаются три гигантских инопланетных корабля
Ученые из исследовательского центра SETI, занимающиеся поиском внеземного разума, обнаружили, что к Земле приближаются три гигантских инопланетных корабля. По предварительным расчетам, мы встретимся с гуманоидами всего через два месяца.
В последнее время сообщения о странных явлениях по всему миру появляются почти каждый день. Люди снимают на видео и выкладывают в Интернет тысячи роликов, на которых видны светящиеся летающие объекты и слышны жуткие звуки, доносящиеся из-под земли.
Ученые не скрывают, что с планетой происходят необратимые изменения: стремительно меняются магнитные полюса, из-за чего начались сбои сотовой связи, вымирают целые виды животных, засыхают деревья… Научного объяснения происходящему найти не удается. Кто-то считает, что это предвестники грядущего апокалипсиса, кто-то винит в катаклизмах пришельцев с других планет…
Пришельцы могут нас съесть или отравить
Месяц назад правительства некоторых стран начали морально готовить землян к вторжению кораблей враждебной инопланетной цивилизации. Цели будущего визита неизвестны, поэтому сейчас в прессе появляются самые разные сценарии событий. Так, недавно британский таблоид The Guardian опубликовал шокирующую статью под названием «Пришельцы могут уничтожить человечество». Это заявление можно было бы счесть газетной уткой, если бы авторы материала не ссылались на весьма компетентные источники информации: отчет Национального управления по аэронавтике и исследованиям космического пространства США (НАСА) и доклады именитых ученых.
«При условии взаимной доброжелательности мы можем позаимствовать у гуманоидов ценный опыт или передовые технологии, – сообщается в статье. – Если же инопланетяне захотят нанести вред всему человечеству: поработить или использовать нас в качестве пищи, наслать на планету неизвестные болезни или создать враждебный жителям Земли искусственный разум, то это станет началом страшной войны».
Примечательно, что уже на следующий день после выхода скандальной публикации о пришельцах The Guardian напечатал опровержение.
Официальные представители НАСА заявили, что не имеют отношения к докладу о пришельцах и опасностях, связанных с ними. Однако были и другие сведения о готовящемся вторжении гуманоидов на нашу планету…
Так, популярный международный сетевой проект WikiLeaks, публикующий документы, ставшие доступными вследствие утечки информации, подтвердил, что вторжение инопланетян-разведчиков на Землю уже началось, а прибытие трех огромных кораблей станет началом официального вторжения.
Боевые космические корабли были зафиксированы навигационной системой HAARP, базирующейся на Аляске. А до этого десятки телескопов на Земле наблюдали их на орбите Солнца.
– Вокруг Земли сейчас расположен космический флот, состоящий более чем из 300 инопланетных космических кораблей, – уверен российский уфолог Валентин Горелый. – Самые большие мы можем видеть в телескопы.
Почему Америка прекратила полеты в космос?
«Зачем пришельцам нас убивать?» – задаются вопросом ученые. Причин может быть множество: загрязнение людьми окружающей среды (в частности, выброс парниковых газов), нежелательные полеты землян в космос или банальный недостаток пищи на другой планете. В качестве этой самой пищи и может оказаться человечество…
Доказательством коварных планов пришельцев могут служить фотографии, сделанные на поверхности Луны. На них отчетливо видны человеческие останки, предположительно сброшенные туда гуманоидами после проведения биологических опытов.
Учитывая сложившуюся угрозу, именитые уфологи призвали людей не посылать никаких сигналов в космос и не вступать в контакт с представителями внеземных цивилизаций.
Это позволит сохранить в тайне информацию о биологическом строении человека, и тогда гуманоидам будет труднее изготовить яд для уничтожения людей.
Подобные призывы выглядят по меньшей мере странно, однако не менее странным стал полный отказ Америки от полетов в космос. В этом году за ненадобностью была уволена большая часть квалифицированных специалистов НАСА и запущен последний космический шаттл. Американцы объяснили этот шаг нехваткой средств, уступив России пальму первенства в освоении космоса.
Конец света перенесен на 2034 год
– Человечество действительно ждет гибель, – говорит бизнесмен Олег Соломенников, вступавший в контакт с инопланетянами. – Однако произойдет это не в 2012 году, как обещают, а в 2034-м. Мне рассказали об этом пришельцы, которые нас создали. Скорее всего Земля будет сожжена, а наше место займут… дельфины.
Как выглядят пришельцы, ученые могут лишь предполагать. Например, директор Института прикладной астрономии РАH Андрей Финкельштейн, выступая на международном форуме, посвященном поиску внеземной жизни, сказал, что у инопланетян скорее всего имеются одна голова и по две руки и ноги.
А вот цвет кожи у них может отличаться от нашей.
Свою версию высказали и германские социологи, составившие перечень признаков, по которым можно отличить человека от пришельца. У них плоские животы, лица без морщин, холодная влажная кожа, они плохо пахнут и не едят мяса. Факт возможного нахождения гуманоидов-наблюдателей среди людей официально не подтвержден, но упорные слухи об этом гуляют не одно десятилетие. Одним из подтверждений этой гипотезы является рождение у людей так называемых детей-индиго, умственные способности которых на порядок выше среднестатистических. Предполагают, что индиго – это некий гибрид человека и инопланетян, по сути, усовершенствованный вид. И если вспомнить древние пророчества, то появление нового поколения людей непременно ознаменуется гибелью старого.
Ученый из Аргентины Серхио Тоскано считает, что прибытия пришельцев нужно ожидать ближе к концу 2011 года. Он предполагает, что планета Нибиру, которая, по версии астрологов, должна пролететь вблизи Земли 21 декабря 2012 года, – это и есть гигантский инопланетный корабль.
Ее приближение к Земле станет причиной молниеносного исчезновения магнитного поля и смены магнитных полюсов. Так произойдет конец света, о котором нас предупреждали древние майя, но выживет ли при этом человечество – загадка.
Светящиеся шары в Иваново
Прокурор Ленинского района города Иваново Алексей Царевский написал в Интернете о том, как наблюдал странные летающие шары 17 сентября 2011 года. Светящиеся объекты раскачивались из стороны в сторону, а потом неожиданно пропали.
– Наблюдал это около 21.15, когда вышел из полиции, показал супруге, наблюдали вместе… объяснить сложно, но точно не самолет, летел очень странно… – написал чиновник в комментарии к фото. – Шар ярко-красного цвета вращался, как прожектор вращается…
Ветлицкая увидела НЛО в Подмосковье
Недавно певица Наталья Ветлицкая написала в своем интернет-блоге, что в конце августа вместе с дочерью видела парад НЛО в Подмосковье. Около 25 светящихся объектов в небе быстро перестраивались, образуя геометрические фигуры, и при этом не издавали никакого шума.
В загородном доме Ветлицкой в тот вечер находилось множество гостей, и все они, открыв рот, наблюдали это странное явление.
инопланетян могли наблюдать за Землей из сотен звездных систем: NPR
Иллюстрированное изображение Земли, движущейся вокруг нашего Солнца, и звезд, которые имеют правильную точку обзора для наблюдения за этим транзитом — если кто-то там смотрит. OpenSpace/Американский музей естественной истории скрыть заголовок
переключить заголовок
OpenSpace/Американский музей естественной истории
Иллюстрированное изображение Земли, движущейся вокруг нашего Солнца, и звезд, которые имеют правильную точку обзора для наблюдения за этим движением — если кто-то там смотрит.
OpenSpace/Американский музей естественной истории
Прямо сейчас пара планет размером с Землю вращается вокруг тусклой звезды, которая находится всего в дюжине световых лет от нас. Эти планеты могут быть достаточно уютными, чтобы потенциально поддерживать жизнь. А если кто там живет — и , если эти формы жизни будут иметь те же технологии, что и люди, они пока не смогут обнаружить Землю.
Это изменится всего через 29 лет, согласно отчету, опубликованному в среду в журнале Nature . Это связано с тем, что звезды постоянно движутся, и эта конкретная звезда, называемая звездой Тигардена, вскоре окажется в нужном месте, чтобы можно было наблюдать за нашим Солнцем и замечать легкое затемнение, которое происходит, когда Земля проходит перед ним.
«Если у них такая же техника, как у нас, и если есть «они», то они еще не знают, что мы существуем», — говорит Лиза Калтенеггер, директор Института Карла Сагана в Корнельском университете в Итаке.
Она и Джеки Фэрти, старший научный сотрудник Американского музея естественной истории в Нью-Йорке, только что использовали новый каталог звезд и их движений, чтобы определить, какие солнечные системы потенциально могли обнаружить Землю в прошлом, настоящем и будущем.
Их работа предполагает, что инопланетные охотники за планетами будут полагаться на те же технологии, которые люди использовали для обнаружения более 4400 планет, вращающихся вокруг далеких звезд. Большинство этих открытий были сделаны путем наблюдения за звездами и ожидания контрольного падения яркости, которое означает, что планета на короткое время перемещается перед звездой и блокирует часть ее света. Этот трюк с поиском планет работает только тогда, когда все правильно выстроено.
«Это заставило меня почувствовать себя очень уязвимой, потому что я начал думать, как легко нас обнаружить в некотором смысле. Мы просто точка, этот камень, который вращается вокруг нашего Солнца и блокирует свет каждые 365 дней на сумму времени.
Джеки Фахерти, старший научный сотрудник Американского музея естественной истории, Нью-Йорк
Как любопытные инопланетяне могли нас обнаружить Наша планета. Рене Хеллер, астрофизик и эксперт по обнаружению планет из Института исследований Солнечной системы им. Макса Планка в Германии, начал задумываться об этом еще в 2009 году, когда он работал с коллегой по офису над созданием карты неба со звездами, у которых могут быть транзитные планеты. которые смогли обнаружить астрономы. Однажды они вдвоем начали шутить об инопланетных ученых, создающих похожую карту, которая приведет их на Землю.
«Пока мы работали, у нас возникла забавная идея — если кто-то еще попытается сделать то же самое со своими картами звездного неба, и узнает ли он, что мы делаем из них карты звездного неба», — вспоминает он. «Мы пытались перевернуть столы в наших головах».
В 2016 году он и его коллега опубликовали статью со списком из 82 звезд, у которых была бы правильная точка зрения, чтобы сделать возможным обнаружение Земли.
«Они могли видеть нас или могли видеть, как мы проходим мимо Солнца», — говорит Хеллер, и могли чувствовать себя обязанными послать нам какое-то сообщение.
Эта работа была основана на статической карте звезд. На самом деле звезды путешествуют в космосе, а это значит, что то, что они могут видеть, со временем изменится.
«Я хотел знать, кто может видеть нас сейчас, а также кто мог видеть нас в прошлом и кто увидит нас в будущем», — говорит Калтенеггер. Она знала, что новые данные миссии по каталогизации звезд под названием «Гайя» сделают это возможным.
Она и Фаэрти ограничились осмотром местного космического соседства в пределах 300 световых лет от Солнца, которое содержит более 300 000 звезд. «Мы хотели использовать самые близкие звезды, — объясняет Фаэрти. «Когда дело доходит до исследования миров, ближайшие к нам будут самыми захватывающими».
Оказывается, лишь небольшая часть — около 1715 звезд — могла иметь подходящую точку наблюдения для наблюдения за Землей в какой-то момент в течение последних 5000 лет.
Тем не менее, исследования, проведенные космическим телескопом НАСА «Кеплер», показали, что планеты, в том числе небольшие каменистые планеты, схожие по размеру с Землей и расположенные в умеренной зоне вокруг своих звезд, встречаются часто. По оценкам Калтенеггера, около 500 таких планет могут вращаться вокруг звезд, выявленных в этом исследовании.
На самом деле уже известно, что у некоторых из этих звезд есть по крайней мере одна планета. Знаменитая звездная система TRAPPIST-1, например, имеет семь планет размером с Землю. В зону обзора Земли он войдет через 1642 года и останется там 2371 год.
Между тем, звезда Росс-128, вокруг которой вращается планета размером с Землю, больше не находится в правильном месте, чтобы обнаружить Землю, но могла сделать это примерно от 3000 до 900 лет назад. «Догадались бы они, что на Земле есть разумная жизнь?» — недоумевает Кальтенеггер.
В конце концов, рукотворные радиоволны покидают Землю лишь около прошлого столетия. Таким образом, исследователи проверили, какие из звезд в их списке также были достаточно близко (в пределах 100 световых лет), чтобы наши радиоволны омыли их. Они нашли 46 звезд, которые в настоящее время могут видеть Землю, проходящую мимо Солнца, и в то же время находятся достаточно близко, чтобы обнаруживать радиоволны.
«Это заставило меня почувствовать себя очень уязвимым, — говорит Фаэрти, — потому что я начал думать, как легко нас обнаружить в некотором роде. 365 дней в течение определенного периода времени. Мы классическая транзитная планета, которую кто-то может найти, а затем у нас есть эта радиосигнатура, которую мы излучаем ».
Она отмечает, однако, что никто не знает, есть ли разумная жизнь в соседних мирах, и все они очень далеко. «Возможно, ни у кого из них нет ничего похожего на нас», — говорит Фаэрти.
Другие исследователи говорят, что наблюдение за тем, как перспективы меняются с течением времени, добавляет ключевой компонент к поиску других во Вселенной, потому что свету и радиосигналам требуется время, чтобы пройти от одной звездной системы к другой через бескрайнее пространство.
Может быть, построить большой знак, чтобы сигнализировать о том, что мы здесь?
Когда звездная система TRAPPIST-1 займет положение, позволяющее увидеть Землю более чем через 1000 лет, говорит Хеллер, мы даже потенциально можем попытаться связаться с любыми наблюдателями, сделав что-то, что изменит внешний вид прохождения Земли через планету. Солнце.
«Мы могли бы строить космические мегаструктуры, которые выдавали бы им наше присутствие», — отмечает Хеллер. «Мы могли бы, я не знаю, установить гигантский квадрат — проходящий вместе с Землей, или всего через несколько часов, перед Солнцем. Чтобы они могли видеть: «Вау, это не только планета, похожая на Землю». с интересной атмосферой, но есть и сквер!»»
Но, возможно, отправлять радиосообщения было бы проще и не так дорого, говорит Хеллер.
Уже более полувека исследователи ищут любые сообщения, посланные нам внеземной жизнью. В 2015 году стартовал десятилетний проект Breakthrough Listen стоимостью 100 миллионов долларов, направленный на резкое расширение поиска любой внеземной связи.
«Это действительно трудно найти. И мы десятилетиями обсуждали, какие волшебные частоты, какие волшебные времена, какие волшебные места», — говорит Джилл Тартер, почетный председатель отдела исследований SETI в Институте SETI в Маунтин-Вью. Калифорния
Если объем космоса, который нужно искать для внеземных трансляций, был эквивалентен всем океанам Земли, говорит она, до сих пор человечество искало эквивалент воды в джакузи.
Никто не должен приходить к монументальному заключению, что люди одиноки во вселенной, «потому что мы не нашли ничего ни в одном джакузи мирового океана», — говорит Тартер. — Мы едва начали поиски.
Поиск внеземной жизни, какой мы ее не знаем
Сара Стюарт Джонсон была второкурсницей колледжа, когда впервые поднялась на вершину вулкана Мауна-Кеа на Гавайях.
Его высохшая лавовая поверхность так сильно отличалась от размытых, покрытых деревьями гор ее родного штата Кентукки. Джонсон отошла от других молодых исследователей, с которыми она была, и направилась к далекому гребню вершины высотой 13 800 футов. Посмотрев вниз, она перевернула камень носком сапога. К ее удивлению, под ним жил крошечный папоротник, выросший из пепла и зольных шишек. «Казалось, что он символизирует всех нас, спрятавшихся под этим камнем, существующих вопреки всему», — говорит Джонсон.
Ее истинное прозрение, однако, было связано не с выносливостью жизни на Земле или трудностями человеческого бытия: оно было связано с инопланетянами. Даже если пейзаж кажется странным и суровым с человеческой точки зрения, другим видам жизни он может показаться вполне удобным. Эта мысль открыла космическую реальность и разнообразие жизни, которая, как она представляла, могла находиться за пределами земной атмосферы. «Именно во время этой поездки мне стала приходить в голову идея поиска жизни во Вселенной, — говорит Джонсон.
Позже Джонсон стал профессиональным смотрителем. В конце 2000-х — начале 2010-х она работала постдоком в области астрономии в Гарвардском университете и исследовала, как астрономы могут использовать генетическое секвенирование — обнаружение и идентификацию ДНК и РНК — для поиска доказательств существования инопланетян. Джонсон нашла эту работу захватывающей (будущий проект генома инопланетян!), но она также заставила ее задуматься: что, если внеземная жизнь не имеет ДНК, РНК или других нуклеиновых кислот? Что, если их клетки получили инструкции каким-то другим биохимическим путем?
В качестве выхода для подобных еретических мыслей Джонсон начал писать в стиле, слишком лирическом и философском для научных журналов. Ее напечатанные размышления позже превратятся в научно-популярную книгу 2020 года «Сирены Марса » . На его страницах она исследовала идею о том, что другие планеты действительно другие, и поэтому их обитатели могут сильно отличаться на фундаментальном и химическом уровне от всего в этом мире.
«Даже места, которые кажутся знакомыми — например, Марс, место, которое, как нам кажется, мы хорошо знаем, — могут полностью сбить нас с толку», — говорит она. — А если так на всю жизнь?
Если размышления Джонсона верны, нынешний фокус охоты на инопланетян — поиски жизни, какой мы ее знаем, — может не сработать для поиска биологии в потустороннем мире. «Существует старая поговорка: если ночью вы потеряете ключи, первое, на что вы посмотрите, — это под фонарный столб», — говорит Джонсон, ныне доцент Джорджтаунского университета. Если вы хотите найти жизнь, посмотрите сначала на единственный известный вам способ существования жизни: в местах вроде Земли, с химией вроде землян.
Большая часть астробиологических исследований включает поиск химических «биосигнатур» — молекул или комбинаций молекул, которые могут указывать на присутствие жизни. Но поскольку ученые не могут достоверно сказать, что инопланетная жизнь должна химически выглядеть как земная жизнь, поиск этих признаков может означать, что мы упускаем существ, которые могут смотреть нам в лицо.
«Как нам выйти за пределы этого?» — спрашивает Джонсон. «Как нам бороться с настоящим пришельцем?» Она считала, что научные методы должны быть более открытыми для разновидностей жизни, основанных на разнообразной биохимии: жизни такой, какой мы ее не знаем. Или, используя новый термин, придуманный здесь, «ЛАВДКИ».
Теперь у Джонсона есть шанс выяснить, как именно бороться с этим неизвестным видом жизни, в качестве главного исследователя новой инициативы, финансируемой НАСА, под названием «Лаборатория агностических биосигнатур» (ЛАБ). Исследование LAB вообще не рассчитывает на то, что у инопланетян есть специфическая биохимия, поэтому оно не ищет конкретные биосигнатуры. LAB стремится найти более фундаментальные маркеры биологии, такие как свидетельство сложности — запутанные молекулы, которые вряд ли могут собраться без какого-либо биологического воздействия — и неравновесие, такое как неожиданные концентрации молекул на других планетах или лунах. Это прокси для жизни, как никто не знает.
Возможно, когда-нибудь, если LAB добьется своего, они станут чем-то большим, чем прокси. Эти сигналы могут помочь ответить на один из самых старых вопросов человечества — одиноки ли мы? — и показать нам, что мы не такие уж особенные, как и наша внешность.
Жизнь, Астрожизнь или Лайф
Часть трудностей в поиске жизни любого рода заключается в том, что ученые не согласны с тем, как жизнь вообще зародилась — или что такое жизнь, даже , есть . Одна хорошая попытка дать определение была предпринята в 2011 году генетиком Эдуардом Трифоновым, который сопоставил более 100 интерпретаций слова «жизнь» и объединил их в одну всеобъемлющую идею: это «самовоспроизведение с вариациями». НАСА сформулировало аналогичное рабочее определение несколькими годами ранее, в середине 19-го века.90-х, и до сих пор использует его для разработки астробиологических исследований. Жизнь, согласно этой формулировке, «является самоподдерживающейся химической системой, способной к дарвиновской эволюции».
Ни одно из этих классических определений не требует особой химии. На Земле, конечно же, жизнь основана на ДНК: дезоксирибонуклеиновой кислоте. ДНК состоит из двух скрученных нитей, каждая из которых содержит чередующиеся сахарные и фосфатные группы. К каждому сахару прикреплено основание — As (аденин), G (гуанин), Cs (цитозин) и Ts (тимин). Вместе основания и сахарофосфаты образуют нуклеотиды; ДНК сама по себе является нуклеиновой кислотой. РНК чем-то похожа на одноцепочечную ДНК — среди прочего, она помогает преобразовывать инструкции ДНК в реальное производство белка.
Простые буквы в генетической последовательности, соединенные вместе в ступенчатом порядке, несут всю информацию, необходимую для того, чтобы сделать вас белками и морскими анемонами. ДНК может воспроизводиться, и ДНК разных организмов (когда они действительно любят друг друга) могут смешиваться и сливаться, образуя новый организм, который, в свою очередь, может воспроизводить себя.
Если бы биология в другом месте опиралась на ту же самую химию, это была бы жизнь, какой мы ее знаем.
Ученые предполагают, что всем формам жизни потребуется какой-то способ передачи биологических инструкций, изменения которых также могут помочь видам эволюционировать с течением времени. Но вполне возможно, что инопланетяне не могут делать эти инструкции из тех же химических веществ, что и наши, или в той же форме. Например, начиная с 19 в.В 90-х годах исследователи Северо-Западного университета создали SNA, сферические нуклеиновые кислоты.
Инопланетная жизнь может иметь генетический код, скажем, на другой основе. В рамках исследования Фонда прикладной молекулярной эволюции, проведенного в 2019 году при поддержке НАСА, была успешно создана синтетическая ДНК, в которой использовались четыре основания старой школы и четыре новых: P, Z, B и S. Ученые также изменили цепочку генетического кода, создание XNA, где X означает, что все возможно, в котором используется такая молекула, как циклогексен (CeNA) или гликоль (GNA), а не дезоксирибоза.
Крупные мыслители уже давно предполагали, что вместо того, чтобы использовать углерод в качестве основы, как это делают все эти молекулы, инопланетная жизнь, возможно, могла бы использовать функционально аналогичный элемент кремний, то есть у нее вообще не было бы нуклеиновых кислот, а были бы другие молекулы, которые, возможно, играют ту же роль. . Если мы сможем создать такое разнообразие в наших умах и в наших лабораториях, не должна ли Вселенная стать еще более творческой и способной?
Именно по этой причине сотрудник LAB Лерой Кронин из Университета Глазго считает, что ученые вообще не должны говорить о биологии вне Земли. «Биология уникальна, — заявляет он. РНК, ДНК, белки, типичные аминокислоты? «Найдется только на Земле». Он думает, что однажды люди скажут: «Мы ищем «астрожизнь». (LAWDKI еще не прижился.)
Стюарт Бартлетт, исследователь из Калифорнийского технологического института, не связанный с LAB, согласен с лингвистической критикой.
Бартлетт утверждает, что поиск странной жизни на самом деле не является поиском жизни. Это поиск «жизни», термина, предложенного в статье 2020 года, в соавторстве с которым он, по иронии судьбы, журнал 9.0023 Жизнь . «Жизнь, — говорится в документе, — определяется как любая система, выполняющая все четыре процесса живого состояния». Это означает, что он рассеивает энергию (скажем, за счет еды и пищеварения), использует самоподдерживающиеся химические реакции, чтобы экспоненциально увеличивать себя, поддерживает свои внутренние условия при изменении внешних условий и получает информацию об окружающей среде, которую затем использует для своих целей. выживать. «Жизнь, — продолжает газета, — определяется как пример жизни, с которой мы знакомы на Земле».
Работа Бартлетта, хотя и отделенная от лабораторий, возникает из того же очарования: «Этот таинственный, непрозрачный переход между такими вещами, как физика и химия, которые мы понимаем довольно хорошо, — говорит он, — а затем биология, которая все еще окутана тайна.
” Как жизнь вообще становится жизнью, пожалуй, самый центральный вопрос астробиологии.
Попытка выяснить, как биология возникла на планете, которую мы знаем лучше всего, является областью изучения «происхождения жизни». Есть две основные гипотезы того, как глыбы химии стали глыбами биологии — процесс, называемый абиогенезом. Одна из них считает, что РНК возникла в состоянии создавать больше самой себя, потому что это то, что она делает, и что она также могла катализировать другие химические реакции. Со временем эта репликация привела к появлению существ, состав которых основывался на этом генетическом коде. С другой стороны, концепция «прежде всего метаболизма» утверждает, что химические реакции организованы самоподдерживающимся образом. Эти сложные сообщества и их химические реакции становились все более сложными и в конечном итоге выдавали генетический код.
Фото: Джен Кристиансен Эти две основные гипотезы не исключают друг друга. Джон Сазерленд, химик из Лаборатории молекулярной биологии Медицинского исследовательского совета, является содиректором группы под названием «Сотрудничество Саймонса по происхождению жизни», которая объединяет предыдущие идеи о том, как та или иная подсистема, такая как генетика или ранний метаболизм, пришел первым.
Но если он прав, Сазерленд признает, что не понимает, как возникла биология. Никто не делает.
И до тех пор, пока ученые не узнают больше о том, как все, вероятно, происходило на ранней Земле, утверждает Сазерленд, невозможно оценить, насколько обычным может быть что-то внеземное. Не имеет значения, что в миллиардах галактик есть триллионы звезд: если события, которые привели к жизни, в высшей степени необычны, этих многочисленных солнечных систем может быть недостаточно статистически, чтобы привести к абиогенезу — в других существах.
Bio-Agnostic
В первом выпуске академического журнала Astrobiology более двух десятилетий назад была опубликована статья Кеннета Нильсона и Памелы Конрад под названием «Неземлецентрический подход к обнаружению жизни». Но наш мозг, сформировавшийся в этой среде, не может легко принять неориентированный на Землю подход. Известно, что мы плохо представляем себе незнакомое. «Это одна из самых больших проблем, с которой мы сталкиваемся, например, представить себе цвет, которого мы никогда не видели», — говорит Джонсон.
Итак, астробиологи часто ищут инопланетян, которые напоминают земную жизнь. Астрономы любят рассматривать кислород в атмосфере экзопланеты как потенциальный индикатор жизни — потому что мы им дышим — хотя планета может наполняться этим газом менее живыми способами. На Марсе исследователи были взволнованы выбросами метана, органических молекул и выделением газа после того, как почва была напитана раствором того, что мы на Земле называем питательными веществами, что, возможно, указывает на метаболизм. Они создают такие термины, как «зона Златовласки» для областей вокруг звезд, где на планетах может находиться жидкая вода, подразумевая, что то, что подходит для земной жизни, подходит и везде.
Даже когда ученые открывают незнакомую им биологию, они склонны связывать ее с чем-то знакомым. Например, когда Антони ван Левенгук увидел одноклеточные организмы через составную линзу своего микроскопа в 17 веке, он назвал их «анималькулами» или маленькими животными, которыми они не являются.
Хизер Грэм, которая работает в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА и является заместителем главного исследователя Лаборатории, считает открытие ван Левенгука успешным поиском ЛАВДКИ недалеко от дома. То же описание применимо к открытию учеными архей, домена древних одноклеточных организмов, впервые обнаруженных в 19 веке.70-е годы. «Если вы переформулируете эти открытия как независимые биосигнатуры в действии, вы поймете, что люди делали это уже некоторое время», — говорит Грэм.
Примерно в 2016 году Джонсон присоединился к их рядам, найдя единомышленников-неверующих, которые хотели исследовать эту тьму. На закрытом семинаре НАСА по биосигнатурам Джонсон сидел за одним столом с такими учеными, как Грэм, и обдумывал, как они могут использовать сложность в качестве прокси для биологии. В преувеличенном макромасштабе идея состоит в том, что если вы столкнетесь с парком 747-х на Марсе, вы можете не знать, откуда они взялись, но вы знаете, что они вряд ли будут случайными.
Кто-то или что-то создало их.
После встречи Джонсон и ее сообщники в последний момент внесли предложение разработать инструмент для НАСА. Он будет находить и измерять молекулы, формы которых физически подходят друг к другу, как замок и ключ, потому что это редко происходит в случайных наборах химических соединений, но появляется во всех живых клетках. Однако идея с инструментом не прошла. «Именно тогда мы поняли: «Хорошо, нам нужно откатить это назад и проделать гораздо более фундаментальную работу», — говорит Грэм.
Космическое агентство дало им шанс сделать это, вскоре объявив о создании «Междисциплинарных консорциумов для астробиологических исследований». Он пообещал несколько лет финансирования для более глубокого изучения идей Джонсон и ее коллег за обеденным столом. Однако им нужна была более крупная команда, поэтому они обратились к ученым-планетологам, биологам, химикам, специалистам по информатике, математикам и инженерам — некоторые из них были ориентированы на космос до мозга костей, а другие, по словам Джонсона, «только начали обдумывать астробиологические последствия своей работы.
” Это было особенно важно сделать сейчас, потому что исследователи планируют отправить инструменты для обнаружения жизни в такие места, как спутники Солнечной системы Европа, Энцелад и Титан, более экзотические, чем большинство посещенных до сих пор миров. «Большинство этих других мест, о которых мы начинаем думать как о объектах астробиологии, действительно странные и разные», — говорит Джонсон. Если вы собираетесь в странное и другое место, вас может ожидать странная и другая жизнь, невидимо извивающаяся за пределами досягаемости света фонарного столба.
Их предложение сработало: расширенный обеденный стол превратился в LAB. Теперь проект, представляющий собой разрозненную коалицию ученых, а не одну физическую лабораторию, уже несколько лет находится в глубокой работе. Исследователи стремятся узнать, как такие вещи, как сложность поверхности, аномальная концентрация элементов и передача энергии — например, движение электронов между атомами — могут выявить жизнь, о которой никто не знает.
LAB Work
Исследования LAB представляют собой сочетание полевых работ, лабораторных проектов и вычислений. Одним из проектов является запланированное посещение шахты Кидд-Крик в Канаде, которая уходит под землю почти на 10 000 футов. Его открытая яма выглядит как каменоломня, тянущаяся к седьмому кругу ада. На этих глубинах около 2,7 миллиарда лет назад дно океана образовалось в результате вулканической активности, оставившей после себя сульфидную руду. Условия аналогичны тем, которые, по мнению астрономов, они могут найти в «океаническом мире», подобном Европе. В шахте ученые надеются исследовать различия между минералами, образовавшимися в результате кристаллизации — когда атомы выпадают из раствора и образуют упорядоченную решетчатую структуру в том же месте, где они сейчас находятся, — и доказательствами биологии.
Внешне два вида материалов могут выглядеть одинаково, потому что они оба высокоупорядочены. Но команда стремится показать, что геохимические модели, которые имитируют то, как вода, насыщенная химическими веществами, будет их осаждать, предсказывают тип обнаруженных там абиотических кристаллов.
Кидд-Крик, например, имеет свой собственный сорт: киддкрикит, сочетание меди, олова, вольфрама и серы, кристаллизующееся из воды. Однако те же самые модели вряд ли предсказывают биологические структуры, которые формируются в соответствии с другими силами и правилами. Если это окажется правдой, модели могут оказаться полезными при применении к инопланетным геохимическим условиям для прогнозирования природных минералов. Думается, что все, что там найдено, может быть живым.
Джонсон возвращается к своим постдокторским временам, используя генетические секвенаторы, актуальность которых она тогда поставила под сомнение. Однако группа нашла способ сделать их более агностическими. Исследователи планируют использовать инструменты для определения количества точек на поверхности клетки, где молекулы могут прикрепляться, например, мест, где антитела прилипают к клеткам. «У нас была гипотеза о том, что на чем-то сложном, таком как клетка, больше мест связывания, чем на маленькой частице, — говорит Джонсон, например на неживой пылинке.
Иными словами, что-то живое должно иметь больше запирающих мест.
Чтобы проверить эту идею, они создают случайный набор фрагментов ДНК и отправляют их в клетку. Некоторые фрагменты будут связаны с внешним видом ячейки. Затем ученые удаляют и собирают связанные фрагменты, затем захватывают несвязанные фрагменты и снова отправляют их обратно в целевую клетку, повторяя процесс в течение нескольких циклов. Потом они видят, что осталось в итоге — сколько зацепило, а сколько еще свободно. Таким образом, исследователи могут сравнить ключи, запертые в ячейке, с ключами, прикрепленными к чему-то вроде пылинки.
Предоставлено: Jen Christiansen Ученые также тщательно изучат еще одно ключевое различие, которое, как они подозревают, разделяет жизнь и не-жизнь: неживые вещи, как правило, находятся в своего рода равновесии с окружающей их средой. Напротив, что-то живое будет использовать энергию, чтобы отличаться от своего окружения, предполагает член LAB Питер Гиргуис из Гарварда.
«Это использование силы, чтобы буквально отделить себя от окружающей среды, определяя наши границы», — говорит он. Возьмем такой пример: когда ветвь является частью дерева, она живая и отличается — ограниченным образом — от своего окружения. Если вы удалите эту жизнь из ее источника энергии — вырвите ветку — она умрет и перестанет использовать энергию. «В считанное время он распадается и становится неотличимым от окружающей среды», — говорит Гиргуис. «Другими словами, он буквально идет к равновесию».
Нарушение равновесия жизни должно проявляться как химическое различие между организмом и его окружением — независимо от того, из чего состоит окружение или жизнь. «Я могу что-нибудь отсканировать, составить карту и сказать: «Покажите мне распределение калия», — говорит Гиргуис. Если появляются капли концентрированного калия, усеивающие картографию только в определенных местах, у вас могут быть проблемы с биологией.
Работа Girguis в лаборатории переплетается с другим столпом исследований группы: концепцией, называемой химическим фракционированием, согласно которой жизнь преимущественно использует одни элементы и изотопы и игнорирует другие.
Подгруппа, исследующая эту идею, во главе с Кристофером Хаусом из Пенсильванского государственного университета, может использовать обычные данные, которые получают космические приборы, чтобы выяснить состав планеты или луны. «Если вы понимаете фундаментальные правила включения или исключения элементов и изотопов, то можете представить себе другую экосистему, в которой она по-прежнему действует по тем же правилам, но элементы и изотопы совершенно другие», — говорит Хаус. Это могло бы дать исследователям неравновесия отправную точку для того, на каких типах паттернов следует сосредоточиться при составлении их точечных карт.
Исследователи-постдокторанты из группы Хауса изучают отложения, оставленные древними организмами в Западной Австралии. Глядя на эти образцы горных пород, они пытаются уловить закономерности, показывающие, к каким элементам или изотопам относилась ранняя земная жизнь. «Мы надеемся, что сможем начать обобщать», — говорит Хаус.
Вычислительная группа LAB под руководством Криса Кемпеса из Института Санта-Фе занимается такими обобщениями.
Исследование Кемпеса сосредоточено на концепции, называемой масштабированием — в данном случае на том, как химический состав внутри клетки предсказуемо меняется в зависимости от ее размера и как обилие клеток разного размера следует определенному шаблону. Совместно с LAB Кемпес, Хаус, Грэм и их сотрудники опубликовали статью в 2021 году в Bulletin of Mathematical Biology о том, как законы масштабирования применимы к бактериям. Например, если вы сортируете образец биологического материала по размеру, различия выявляются. Химический состав маленьких клеток очень похож на их окружающую среду. «Большие клетки будут все больше и больше отличаться от окружающей среды», — говорит Кемпес.
Обилие ячеек разного размера имеет тенденцию следовать соотношению, известному как степенной закон: множество мелких элементов с резким падением по мере увеличения ячеек. Если вы возьмете внеземную выборку и увидите, как разыгрываются эти математические отношения — маленькие объекты, которые выглядят как их окружение, с постепенно увеличивающимися объектами, все менее похожими на свое окружение, с большим количеством первых и небольшим количеством вторых — это может указывать на то, что биологическая система.
И вам не нужно было бы заранее знать, как химически выглядит «окружающая среда» или «биология».
Кронин, своего рода еретик в этой группе еретиков, имеет собственное представление о различии между живым и неживым. Он является создателем так называемой теории сборки, «способа определить, является ли что-то сложным, ничего не зная о его происхождении», — говорит он. Чем сложнее молекула, тем больше вероятность того, что она возникла в результате живого процесса.
Это может звучать как предвзятость агностицизма, но все обычно признают, что жизнь является результатом, как выразился Сазерленд, «усложнения материи». В начале был большой взрыв. Образовался водород, простейший элемент. Потом пришел гелий. Гораздо позже появились органические молекулы — конгломераты атомов углерода с присоединенными к ним другими элементами. Эти органические молекулы со временем объединились в самоподдерживающуюся самовоспроизводящуюся систему. В конце концов эта система начала создавать биологический эквивалент 747-х (а затем и настоящих 747-х).
В теории сборки сложность молекул можно количественно определить по их «номеру молекулярной сборки». Это просто целое число, указывающее, сколько строительных блоков требуется для соединения вместе и в каких количествах, чтобы образовалась молекула. В качестве примера группа использует слово «абракадабра» (магия!). Чтобы сделать это волшебство, вам сначала нужно добавить a и b . К этому ab вы можете добавить r . К и добавьте еще и , чтобы получилось абра . Затем прикрепите c , затем с , а затем d , и вы получите abracad . А к абракад можно добавить уже сделанный абракад . Это семь шагов, чтобы сделать абракадабры , число молекулярных сборок которых, таким образом, равно семи. Группа предположила, что более высокое число означает, что молекула будет иметь более сложный «отпечаток пальца» на масс-спектрометре — инструменте, который разделяет компоненты образца по их массе и заряду, чтобы определить, из чего он сделан.
Сложная молекула показала бы более отчетливые энергетические пики, отчасти потому, что она состоит из многих связей. И эти пики являются приблизительным показателем его номера сборки.
Кронин хвастался, что с помощью масс-спектрометрии он может измерить сложность молекулы, даже не зная, что это за молекула. Если метод указывал на то, что сложность молекулы превысила заданный порог, это, вероятно, произошло в результате биологического процесса.
Тем не менее, ему нужно было это доказать. Через лабораторию НАСА предоставило ему двойные слепые образцы материала, да или нет, биологические. Материал прибыл из космоса, ископаемых отложений и отложений заливов, среди прочего. Один из образцов был взят из метеорита Мерчисон, 220-фунтового куска породы, наполненного органическими соединениями. «Они думали, что метод потерпит неудачу, потому что Мерчисон, вероятно, является одним из самых сложных межзвездных материалов», — говорит он. Но это удалось: «По сути, это говорит о том, что Мерчисон кажется немного странным, но он мертв».
Другой образец содержал окаменелости возрастом 14 миллионов лет, вылепленные биологами, но предназначенные для того, чтобы обмануть метод в «мертвом» попадании из-за их возраста. «Техника довольно легко обнаружила, что они были живого происхождения», — говорит Кронин. Его результаты появились в Nature Communications в 2021 году и помогли убедить коллег Кронина в том, что его направление исследований заслуживает внимания. «На самом деле в команде [LAB] много скептически настроенных людей, — говорит он.
Обнаружены инопланетяне??
За пределами Лаборатории тоже много скептицизма. Некоторые ученые сомневаются в необходимости поиска незнакомой жизни, когда мы до сих пор не занимались поиском внеземной жизни в том виде, в каком мы ее знаем. «Я думаю, что нам еще многое предстоит изучить, прежде чем мы войдем в жизнь, поскольку мы этого не знаем», — говорит Мартина Прейнер из Королевского института морских исследований Нидерландов и Утрехтского университета.
Тем не менее, даже среди исследователей-астробиологов старой школы, ищущих признаки Земли на экзопланетах, подход LAB пользуется поддержкой. Виктория Медоуз из Вашингтонского университета два десятилетия размышляла о таких далеких сигналах. Она видела, как за это время изменилось поле — усложнилось, если хотите. Ученые перешли от мысли «если вы видите кислород на планете, слэм-данк» к мысли «слэм-данк не существует». «Я думаю, что моя команда помогла обеспечить понимание того, что биосигнатуры должны интерпретироваться в контексте их среды, и как развивалась эта область», — говорит она. Вы должны понимать условия на планете и на ее звезде достаточно хорошо, чтобы понять, что кислород может означает . «Возможно, сама окружающая среда может либо подтвердить вашу идею о том, что кислород необходим для жизни, либо, возможно, сама среда может дать ложноположительный результат», — говорит она, например, из-за кипящего океана.
Во многих отношениях, говорит Медоуз, поиск агностических биосигнатур — лучший способ учесть такие космические условия.
«Вы должны прекрасно понимать окружающую среду, чтобы быть в состоянии сказать, что что-то аномальное — что-то, что не является планетарным процессом — действует в этой среде», — говорит она. Тем не менее, эта разновидность охоты на пришельцев находится в зачаточном состоянии. «Я думаю, что они действительно только начинают», — говорит она. «Я думаю, что то, что делает LAB, в частности, является новаторской попыткой действительно подвести науку под эту концепцию».
Несмотря на это, Медоуз не уверен, насколько вероятным является ЛАВДКИ. «Вопрос в том, будет ли среда на [земной] внесолнечной планете настолько другой, что решения будут такими разными?» — спрашивает Медоуз. Если условия схожи и химические вещества аналогичны, разумно предположить, что и сама жизнь будет аналогичной. «Мы ожидаем увидеть схожую науку, если эти среды похожи, но, конечно, я ожидаю, что будут и вещи, которые нас удивят». Именно по всем этим причинам Медоуз, чья работа сосредоточена на экзопланетах, работает с учеными LAB, чьи исследования в настоящее время сосредоточены на Солнечной системе, чтобы объединить их два мира.
К концу гранта LAB команда планирует разработать инструменты, которые помогут космическим кораблям замечать странную и другую жизнь рядом с домом. «Мы чрезвычайно сосредоточены на конечной цели — как мы можем взять эти инструменты и методы и помочь развить их до такой степени, чтобы они могли стать инструментами в космических миссиях», — говорит Джонсон.
Однако ни один фрагмент информации, собранный с помощью одного прибора, не может надежно обозначить что-либо живым. Таким образом, группа работает над комплектами устройств, опираясь на все свои основные направления, которые работают вместе в разных средах, например, в мирах, окутанных жидкостью, или в каменистых пустынях. Грэм собирает наборы образцов, которые подгруппы LAB могут протестировать в циклическом режиме, чтобы увидеть, как складывается наложение их результатов. Они могут искать, скажем, молекулы с большим числом сборок, сосредоточенные в ограниченных областях, которые отличаются от окружающей их среды.
Даже если эти подходы в совокупности что-то найдут, вряд ли это даст окончательный ответ на вопрос «Мы одни?» Это, вероятно, даст «может быть», по крайней мере, на какое-то время.
Эта серость может разочаровать тех, кто хотел бы «Инопланетяне обнаружены!» заголовки вместо «Инопланетяне обнаружены?? Загляните через 10 лет».
«Я понимаю это разочарование, — говорит Джонсон, — потому что я беспокойный человек». Это беспокойство отчасти связано с ее собственной смертностью. Конец времени, когда она вышла из равновесия со своим окружением. Исчезновение ее сложности, ее обнаруживаемости и способности обнаруживать. «У нас есть эти эфемерные жизни», — говорит она. «У нас есть этот мир, которому придет конец. У нас есть эта звезда, которая умрет. У нас есть этот невероятный момент. Вот и мы: живые и разумные существа на этой планете». Все потому, что в какой-то момент жизнь началось .
Это могло случаться десятки, сотни, тысячи, миллионы или миллиарды раз на других планетах. Или, может быть, это произошло только здесь. «Это просто кажется, — говорит Джонсон, — что-то необычное, что я хочу узнать о Вселенной, прежде чем умру».
Эта статья была первоначально опубликована под названием «Жизнь, какой мы ее не знаем» в журнале Scientific American 328, 2, 32-39 (февраль 2023 г.