Реферат по астрономии на тему:

ПРОБЛЕМЫ СУЩЕСТВОВАНИЯ И ПОИСКА ВНЕЗЕМНЫХ

ЦИВИЛИЗАЦИЙ

Санкт-Петербург

1999 г.

В настоящее время вся совокупность наук человеческой цивилизации позволяет сделать неопровержимый вывод о возможности и большой вероятности существования жизни, в том числе разумной, в подходящих для этого местах Вселенной, в частности в нашей Галактике.

Физика и астрофизика установили факт тождественности физических законов во всей видимой части Вселенной. Астрономия показала, что Солнце и наша Галактика по различным параметрам являются рядовыми "средними" объектами Вселенной среди множества им подобных.

Для того чтобы возникла жизнь, необходимо наличие определенных атомов. Все живое состоит в основном из водорода, кислорода, азота, углерода и незначительного количества более тяжелых элементов от фосфора и кальция до железа. Эти элементы, как сейчас установлено астрофизикой, возникли в недрах первичных звезд, состоявших из водорода и гелия. Элементы тяжелее водорода образовывались в недрах звезд первичного поколения при их сжатии благодаря вспыхивавшей термоядерной реакции. Затем следовали взрыв, сброс оболочки звезды и образование звезд вторичного поколения с планетами вокруг них, что привело к созданию множества мест, богатых необходимыми элементами и их соединениями.

Органические соединения на образовавшихся планетах могли возникать в ходе последующего теплового процесса в истории развития планет. Суть этого процесса в разогреве недр планеты вследствие радиоактивного распада урана, тория и калия-40 и в выносе на поверхность горячих расплавленных масс. Взаимодействие с водой могло привести к образованию сложных органических соединений, послуживших основой для возникновения живой клетки.

Вопрос происхождения органических соединений получил новое освещение, когда совершенно неожиданно радиоастрономические методы позволили обнаружить в туманностях около 50 различных, в том числе органических, соединений, содержащих более десятка атомов в молекуле. Были обнаружены соединения, являющиеся основой белков живых организмов.

Есть основания полагать, что в этих туманностях идет интенсивное звездообразование и вполне возможно, что образуются планеты с уже подготовленными органическими соединениями, которые вовсе не обязательно должны разрушаться в процессе конденсации планет.

Космология довольно надежно установила пути эволюции вещества во Вселенной от нуклеосинтеза тяжелых атомов до образования неорганических соединений. Но науке пока совершенно не ясен переход от неживых органических соединений к живым, т.е. способным к самовоспроизведению по определенному рецепту - генетическому коду. Этот переход к высшей организации вещества остается темным местом в цепи общей эволюции материи.

Сказанное об эволюционном развитии вещества во Вселенной по современным представлениям можно изобразить в схематическом виде.
Для эволюции живых организмов от простейших форм (вирусы, бактерии) к разумным существам необходимы огромные интервалы времени так как “движущей силой” такого отбора являются мутации и естественный отбор - процессы, носящие случайный характер. Именно через большое количество случайных процессов реализуется закономерное развитие от низших форм жизни к высшим. На примере нашей планеты Земли мы знаем, что этот интервал времени, по-видимому, превосходит миллиард лет. Поэтому только на планетах, обращающихся вокруг достаточно старых звёзд, мы можем ожидать присутствия высокоорганизованных живых существ. При современном состоянии астрономии мы можем только говорить об аргументах в пользу гипотезы о множественности планетных систем и возможности возникновения на них жизни. Строгим доказательством этих важнейших утверждений астрономия пока не располагает. Для того, чтобы говорить о жизни, надо по крайней мере считать, что достаточно старые звёзды имеют планетные системы. Для развития жизни на планете необходимо, чтобы выполнялся рад условий общего характера. И совершенно очевидно, что далеко не на каждой планете может возникнуть жизнь.

Мы можем себе представить вокруг каждой звезды, имеющей планетную систему, зону, где температурные условия не исключают возможности развития жизни. Вряд ли она возможна на планетах вроде Меркурия, температура освещённой Солнцем части которого выше температуры плавления  свинца,  или  вроде Нептуна,  температура  поверхности  которого -200°C. Нельзя, однако,  недооценивать огромную приспособляемость живых организмов к неблагоприятным условиям внешней среды.  Следует еще заметить, что для жизнедеятельности живых организмов значительно “опаснее” очень высокие температуры, чем низкие, так как простейшие виды вирусов и бактерий могут, как известно, находится в состоянии, при котором жизненные процессы резко замедляются, что способствует выживанию в неблагоприятных условиях температуры, близкой к абсолютному нулю.

Кроме того, необходимо, чтобы излучение звезды на протяжении многих сот миллионов и даже миллиардов лет оставалось приблизительно постоянным.  Например, обширный класс переменных звёзд, светимости которых сильно меняются со временем (часто периодически), должен быть исключён из рассмотрения. Однако большинство звёзд излучает с удивительным постоянством. Например, согласно геологическим данным, светимость нашего Солнца за последние несколько миллиардов лет оставалась постоянной с точностью до нескольких десятков процентов.

Чтобы на планете могла появится жизнь, её масса не должна быть слишком маленькой. С другой стороны слишком большая масса тоже является неблагоприятным фактором, на таких планетах невелика вероятность образования твёрдой поверхности невелика, они обычно представляют из себя газовые шары с быстро растущей к центру плотностью (например, Юпитер и Сатурн). Так или иначе, массы планет, пригодных для развития жизни, должны быть ограничены как сверху, так и снизу. По-видимому, нижняя граница возможностей массы такой планеты близка к нескольким сотым массы Земли, а верхняя в десятки раз превосходит земную. Очень большое значение имеет химический состав поверхности и атмосферы.  Как видно, пределы параметров планет, пригодных для жизни, достаточно широки.

Для изучения жизни нужно, прежде всего определить понятие “живое вещество”. Этот вопрос является далеко не простым. Многие ученые, например, определяют живое вещество как сложные белковые тела, обладающие упорядоченным обменом веществ. Такой точки зрения придерживался, в частности, академик А.И.Опарин, много занимавшийся проблемой происхождения жизни на Земле. Конечно, обмен веществ есть существеннейший атрибут жизни, однако вопрос о том, можно ли сводить сущность жизни, прежде всего к обмену веществ, является спорным. Ведь и в мире неживого, например, у некоторых растворов, наблюдается обмен веществ в его простейших формах. Вопрос об определении понятия “жизнь” стоит очень остро, когда мы обсуждаем возможности жизни на других планетных системах.

В настоящее время жизнь определяется не через внутреннее строение и вещества, которые её присущи, а через её функции:  “управляющая система”, включающая в себя механизм передачи наследственной информации, обеспечивающей сохранность последующим поколениям. Тем самым благодаря неизбежным помехам при передаче такой информации наш молекулярный комплекс (организм) способен к мутациям, а следовательно к эволюции.

Возникновению живого вещества на Земле (и, как можно судить по аналогии, на других планетах) предшествовала довольно длительная и сложная эволюция химического состава атмосферы, в конечном итоге приведшая к образованию ряда органических молекул. Эти молекулы впоследствии послужили как бы  “кирпичиками” для образования живого вещества.

По современным данным планеты образуются из первичного газово-пылевого облака, химический состав которого аналогичен химическому составу Солнца и звёзд, первоначальная их атмосфера состояла в основном из простейших соединений водорода - наиболее распространённого элемента в космосе. Больше всего было молекул водорода, аммиака, воды и метана. Кроме того, первичная атмосфера должна была быть богата инертными газами - прежде всего гелием и неоном. В настоящее время благородных газов на Земле мало, так как они в своё время улетучились в межпланетное пространство, как и многие водородсодержащие соединения.

Однако, по-видимому, решающую роль в установлении состава земной атмосферы сыграл фотосинтез растений, при котором выделяется кислород. Не исключено, что некоторое, а может быть даже существенное, количество органических веществ было принесено на Землю при падениях метеоритов и, возможно, даже комет. Некоторые метеориты довольно богаты органическими соединениями. Подсчитано, что за 2 млрд. лет метеориты могли принести на Землю от 10⁸ до 10¹² тонн таких веществ. Также органические соединения могут в небольших количествах возникать в результате вулканической деятельности, ударов метеоритов, молний, из-за радиоактивного распада некоторых элементов.

Имеются довольно надёжные геологические данные, указывающие на то, что уже 3.5 млрд. лет назад земная атмосфера была богата кислородом. С другой стороны возраст земной коры оценивается геологами в 4.5 млрд. лет. Жизнь должна была возникнуть на Земле до того, как атмосфера стала богата кислородом, так как последний в основном является продуктом жизнедеятельности растений.  Согласно недавней оценке американского специалиста по планетной астрономии Сагана, жизнь на Земле возникла 4.0 - 4.4 млрд. лет назад.

Механизм усложнения строения органических веществ и появление у них свойств, присущих живому веществу, в настоящее время ещё недостаточно изучен, хотя в последнее время наблюдаются большие успехи в этой области биологии. Но уже сейчас ясно, что подобные процессы длятся в течение миллиардов лет.

Любая сколь угодно сложная комбинация аминокислот и других органических соединений - это ещё не живой организм. Можно, конечно, предположить, что при каких-то исключительных обстоятельствах где-то на Земле возникла некая “праДНК”, которая и послужила началом всему живому. Вряд ли, однако, это так, если гипотетическая “праДНК” была вполне подобна современной.  Дело в том, что современная ДНК сама по себе совершенно беспомощна. Она может функционировать только при наличии белков-ферментов. Думать, что чисто случайно, путём “перетряхивания” отдельных белков - многоатомных молекул, могла возникнуть такая сложнейшая машина, как “праДНК” и нужный для её функционирования комплекс белков-ферментов - это значит верить в чудеса. Однако можно предположить, что молекулы ДНК и РНК произошли от более примитивной молекулы.

Для образовавшихся на планете первых примитивных живых организмов высокие дозы радиации могут представлять смертельную опасность, так как мутации будут происходить так быстро, что естественный отбор не поспеет за ними.

Заслуживает внимания ещё такой вопрос: почему жизнь на Земле не возникает из неживого вещества в наше время ? Объяснить это можно только тем, что ранее возникшая жизнь не даст возможность новому зарождению жизни.  Микроорганизмы и вирусы буквально съедят уже первые ростки новой жизни. Нельзя полностью исключать и возможность того, что жизнь на Земле возникла случайно.

Существует ещё одно обстоятельство, на которое, может быть, стоит обратить внимание. Хорошо известно, что все “живые” белки состоят из 22 аминокислот, между тем как всего аминокислот известно, свыше 100. Не совсем понятно, чем эти кислоты отличаются от остальных своих “собратьев”. Нет ли какой-нибудь глубокой связи между происхождением жизни и этим удивительным явлением ?

Если жизнь на Земле возникла случайно, значит, жизнь во Вселенной редчайшее (хотя, конечно, ни в коем случае не единичное) явление. Для данной планеты (как, например, наша Земля) возникновение особой формы высокоорганизованной материи, которую мы называем “жизнью”, является случайностью. Но в огромных просторах Вселенной возникающая таким образом жизнь должна представлять собой закономерное явление.

Надо ещё раз отметить, что центральная проблема возникновения жизни на Земле - объяснение качественного скачка от “неживого” к “живому” - всё ещё далека от ясности. Недаром один из основоположников современной молекулярной биологии профессор Крик на Бюраканском симпозиуме по проблеме внеземных цивилизаций в сентябре 1971 года сказал:  “Мы не видим пути от первичного бульона до естественного отбора. Можно прийти к выводу, что происхождение жизни - чудо, но это свидетельствует только о нашем незнании”.

Волнующий вопрос о жизни на других планетах занимает умы астрономов вот уже несколько столетий. Возможность самого существования планетных систем у других звёзд только сейчас становится предметом научных исследований. Раньше же вопрос о жизни на других планетах был областью чисто умозрительных заключений.  Между тем Марс, Венера и другие планеты Солнечной системы уже давно известны как несамосветящиеся твёрдые небесные тела, окружённые атмосферами. Давно стало ясно, что в общих чертах они напоминают Землю, а если так, почему бы на них не быть жизни, даже высокоорганизованной, и, кто знает, разумной?

Вполне естественно считать, что физические условия, господствовавшие на только что образовавшихся из газово-пылевой среды планетах земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс), были очень сходными, в частности их первоначальные атмосферы были одинаковы.

Основными атомами, входящими в состав тех молекулярных комплексов, из которых образовалось живое вещество, являются водород, кислород, азот и углерод.  Роль последнего особенно важна. Углерод - четырёхвалентный элемент. Поэтому только углеродные соединения приводят к образованию длинных молекулярных цепей с богатыми и изменчивыми боковыми ответвлениями. Именно к такому типу принадлежат различные белковые молекулы. Часто заменителем углерода называют кремний. Кремний довольно обилен в космосе. В атмосферах звёзд его содержание лишь в 5-6 раз меньше, чем углерода, то есть достаточно велико. Вряд ли, однако, кремний может играть роль “краеугольного камня” жизни. По некоторым причинам его соединения не могут обеспечить такое большое разнообразие боковых ответвлений в сложных молекулярных цепочках, как углеродные соединения. Между тем богатство и сложность таких боковых ответвлений именно и обеспечивает огромное разнообразие свойств белковых соединений, а также исключительную “информативность” ДНК, что совершенно необходимо для возникновения и развития жизни.

Важнейшим условием для зарождения жизни на планете является наличие на её поверхности достаточно большого количества жидкой Среды. В такой среде находятся в растворённом состоянии органические соединения и могут создаваться благоприятные условия для синтеза на их основе сложных молекулярных комплексов. Кроме того, жидкая среда необходима только что возникшим живым организмам для защиты от губительного воздействия ультрафиолетового излучения, которое на начальном этапе эволюции планеты может свободно проникать до её поверхности.

Можно ожидать, что такой жидкой оболочкой может быть только вода и жидкий аммиак, многие соединения которого, кстати, по своей структуре аналогичны органическим соединениям, благодаря чему в настоящее время рассматривается возможность возникновения жизни на аммиачной основе. Образование жидкого аммиака требует сравнительно низкой температуры поверхности планеты. Вообще значение температуры первоначальной планеты для возникновения на ней жизни весьма велико. Если температура достаточно высока, например выше 100°C, а давление атмосферы не очень велико, на её поверхности не может образоваться водяная оболочка, не говоря уж об аммиачной. В таких условиях говорить о возможности возникновения жизни на планете не приходится.

Исходя из сказанного, мы можем ожидать, что условия для возникновения в отдалённом прошлом жизни на Марсе и Венере могли быть, вообще говоря, благоприятными. Жидкой оболочкой могла быть только вода, а не аммиак, что следует из анализа физических условий на этих планетах в эпоху их формирования. В настоящее время эти планеты достаточно хорошо изучены, и ничто не указывает на присутствие даже простейших форм жизни ни на одной из планет солнечной системы, не говоря уже о разумной жизни.

Для решения задач обнаружения жизни вне Земли нужна правильная постановка вопросов, которые можно разбить на три большие группы:

1.   Обнаружение на планетах химических соединений, подобных аминокислотам и белкам, которые обычно связываются с жизнью на Земле.

2.   Обнаружение признаков обмена веществ - поглощаются ли питательные вещества земного типа внеземными формами.

3.   Обнаружение форм жизни, подобных земным животным, отпечатков жизненных форм в виде ископаемых или признаков цивилизации.

Хотя жизнь теоретически возможна на любой из планет, на их спутниках и на астероидах, наши возможности пока ограничены (в посылке аппаратуры) Луной, Марсом и Венерой.
Луна.

Большинство ученых считают Луну абсолютно “мертвой” (отсутствие атмосферы, различные излучения, не встречающие препятствия на пути к поверхности, большие перепады температуры и т. д.). Однако некоторые формы могут жить в тени кратеров, особенно если, как показывают последние наблюдения и исследования, там все еще протекает вулканическая деятельность с выделением тепла, газов и водяных паров. Вполне возможно, что, если жизни на Луне нет, то она может быть уже заражена, при несоблюдении ПК (хотя есть данные, показывающие обратное), земной жизнью после прилунения на ней космических аппаратов и кораблей и, возможно, метеоритами, если они могут явиться переносчиками жизни.
Венера
Венера также, по - видимому, безжизненна, но по другим причинам. Согласно измерениям температуры на поверхности Венеры слишком высоки для жизни земного типа, а ее атмосфера также негостеприимна. Учеными обсуждалось немало идей на эту тему. Авторы работ по данной теме касались возможности существования биологически активных форм как на поверхности, так и в облаках. В отношении поверхности можно утверждать, что большинство органических молекул, входящих в состав биологических структур, испаряются при температурах, намного меньших 500⁰С, в протеины изменяют свои естественные свойства. К тому же на поверхности нет жидкой воды. Поэтому земные формы жизни, по - видимому, можно исключить.

Это все пока только гипотезы, едва ли они могут рассматриваться как с точки зрения возникновения жизни в облаках, так и своего рода “остатков” биологических форм, некогда существовавших на планете. Конечно, это не исключает того, что в определенный период своей истории Венера обладала значительно более благоприятными условиями, пригодными для проявления биологической активности.

Спецификой эволюции, особенностями теплообмена, природой облаков, характером поверхности далеко не исчерпываются проблемы Венеры, продолжающей, несмотря на огромные успехи, достигнутые за последние годы, в ее изучении, по праву сохранять за собой название планеты загадок.

Раскрытие этих загадок, несомненно, обогатит как планетологию, так и другие науки новыми фундаментальными открытиями. Мощность газовой оболочки, своеобразный тепловой режим, необычность собственного вращения и другие особенности резко выделяют Венеру из семьи планет Солнечной системы. Что породило такие необычные условия? Является ли атмосфера Венеры “первичной”, свойственной молодой планете, или такие условия возникли позже, в результате необратимых геохимических процессов, обусловленных близостью Венеры к Солнцу, - эти вопросы заслуживают самого пристального внимания и требуют дальнейших всесторонних исследований, вплоть до пилотируемого полета к столь интересной планете
Марс

Самая исследуемая сейчас планеты, на которой ведутся поиски, - Марс, но не все ученые соглашаются с тем, что на ней могут существовать какие - то формы жизни, некоторые считают Марс необитаемым. С учетом этого остановимся на этой планете подробней. Аргументы против жизни на Марсе убедительны и хорошо известны, приведем некоторые.
1.    
Температура


Средняя температура почти -55⁰С (на Земле + 15⁰С). Температура всей планеты может упасть до рассвета до -80⁰С. В середине марсианского лета близ экватора температура составила +30⁰С, но, возможно, в некоторых областях поверхность никогда не нагревается до 0⁰С.
2.    
Атмосфера
Как показали полеты “Маринеров”, общее давление лежит в области 5 - 7 гПа (на Земле 1000 гПа.). При этом давлении вода будет быстро испаряться при низких температурах. Атмосфера содержит небольшое количество азота и аргона, но главная масса - углекислота, что должно благоприятствовать фотосинтезу; но еще меньше в марсианской атмосфере кислорода. Правда, многие растения могут жить и без него, но для большинства земных он необходим. 
3.    
Вода
Наблюдая полярные шапки, астрономы сделали вывод, что они состоят из воды. Считалось, что они могут состоять из твердой углекислоты (сухого льда). В атмосфере не раз наблюдались облака различных типов, по - видимому, состоящих из ледяных кристаллов (вообще образование облаков на Марсе – редкость). Спектроскопически недавно была обнаружена вода, но влажность там должна быть очень низкой. Это может указывать на смачивание почвы влагой атмосферы, хотя такое явление бывает очень редко. Не видно движения жидкой воды по планете, хотя перемещение воды от полюса к полюсу действительно происходит (по мере таяния южной полярной шапки, северная шапка нарастает). 
4.    
Ультрафиолетовое излучение
Практически все ультрафиолетовое излучение Солнца проникает сквозь разреженную атмосферу до поверхности планеты, что пагубно влияет на все живое (на земное, по крайней мере). Уровень космического излучения выше, чем на Земле, но по большинству расчетов он не опасен для жизни.

Тем не менее, климат Марса, атмосфера отдаленно аналогичны земным. Эта планета свободна от заражения веществами земного происхождения. Поэтому обнаружение жизни на ней наиболее вероятно.    

 

5.    
Интересные наблюдения
Не смотря на все эти доводы, ряд наблюдений говорит в пользу жизни на Марсе столь убедительно, что нельзя не упомянуть о них. Приведем некоторые из них.

Участки марсианской поверхности, которые ученые называют морями, обнаруживают все признаки жизни: во время марсианской зимы они тускнеют или почти исчезают, а с наступлением весны полярные шапки начинают отступать, и тогда “моря” немедленно начинают темнеть; это потемнение продвигается к экватору, тогда как полярная шапка отступает к полюсу. Трудно придумать этому явлению другое объяснение, кроме того, что потемнение вызывается влагой, возникшей при таянии полярной шапки.

Постепенное продвижение потемнения от края полярной шапки к экватору совершается с постоянной скоростью, одинаковой из года в год. В среднем фронт потемнения движется к экватору со скоростью 35 км / сутки. Само по себе это невероятно, поскольку скорость ветра на поверхности Марса (движение желтых пылевых облаков) достигает 48 - 200 км / час и для него типична форма гигантских циклонов. Все это выглядит аномалией, если считать, что потемнение почвы обусловлено переносом влаги из полярных шапок атмосферными течениями. Во всяком случае, физические теории, выдвигавшиеся до сих пор для объяснения этого явления, были отвергнуты.

Иногда марсианские “моря” покрываются слоем желтой пыли, но через несколько дней появляются снова. Если они состоят из марсианских организмов, эти организмы должны или прорасти  сквозь  пыль, или “стряхнуть” ее с себя. Поразительна “ плотность” марсианских “морей” сравнительно с окружающими их так называемыми “пустынями”. Если “моря” так хорошо фотографируются сквозь красный фильтр, то, значит, они состоят из организмов, покрывающих почву сплошным слоем (аналогично наблюдение наших пустынь с самолета с высоты, такой, чтобы отдельных растений нельзя было различить).

В марсианских “морях” и “пустынях” иногда быстрые, происходящие на протяжении нескольких лет изменения. Так, в 1953 г. появилась темная область величиной с Францию (Лаоконов узел). Она появилась там, где в 1948 г. была пустыня. Если такое нашествие на “пустыню” совершили марсианские растения, то они, очевидно, не просто существуют. Это наблюдение так поразительно, что можно подумать о Марсианском разуме, отвоевавшем для себя часть “пустыни” с помощью агротехники. Сделанные аппаратами “Маринер” снимки показывают, что в областях, называемых астрономами “морями”, кратеры расположены наиболее густо. Так или иначе - вероятно, что жизнь могла зародиться на дне кратеров и затем перейти на возвышенности между ними. В очень хороших условиях видимости марсианские “моря” действительно распадаются на множество мелких деталей, но у нас нет оснований считать, что сейчас жизнь ограничивается дном марсианских кратеров, так как “моря” слишком обширны для такого объяснения.

Не так давно была выдвинута гипотеза (И. С. Шкловским) о том, что спутники Марса могут быть искусственными. Они двигаются по почти круговым, экваториальным орбита, и в этом смысле они отличаются от естественных спутников любой другой планеты Солнечной системы. Они находятся на близком расстоянии от Марса и по величине очень невелики (около 16 и 8 километров в диаметре). По всей видимости, их отражательная способность больше, чем у Луны. Ускорение при движении одного из спутников происходит таким образом, что есть основание допустить, что спутники представляют полую сферу.

На поверхности Марса иногда наблюдаются очень яркие световые вспышки. Иногда они продолжаются по 5 минут, а вслед за этим возникает расширяющееся белое облако. У некоторых ученых сложилось впечатление, что с 1938 года - первого известного такого случая - такое событие повторялось 10 - 12 раз. Яркость вспышки эквивалентна яркости взрыва водородной бомбы. Такой яркий голубовато - белый свет едва ли может быть вулканическим, а взрыв упавшего метеорита не мог бы продолжаться так долго. Но в то же время вряд ли это термоядерный взрыв. Являются ли так называемые вспышки на поверхности Марса феноменов или каким - то продуктом разума? Для ответа на этот вопрос надо будет исследовать Марс непосредственно.

Каналы. Эти образования на Марсе долго были предметом спора как возможное доказательство разумной жизни. У этой замкнутой сети линий, которая становится видимой при благоприятных условиях в нашей атмосфере и на поверхности Марса, должно быть объяснение. Первая особенность в том, что это замкнутая сеть, у которой лишь очень немногие линии попросту обрываются в “пустынях”, не присоединяясь ни к чему другому. Вторая - в том, что линии сетки пересекаются в темных пятнах, названных оазисами. На Луне нет ничего похожего. И эта сеть непохожа на линии сброса или трещины между кратерами (метеоритными) на поверхности Земли. Но города на дне кратеров наверняка будут соединены сетью коммуникаций, включая подземную оросительную систему, вдоль которой располагаются ”фермы” (этим, может быть, объясняется ширина каналов - до 30 - 50 километров). Сейчас можно сказать, что наблюдавшиеся на Марсе серые линии необычно правильной геометрической формы - результат сложной и недостаточно исследованной оптической иллюзии, возникающей при наблюдении планеты, а также при фотографировании в слабые телескопы или при плохом качестве изображения. На снимках, полученных с космических станций, сетка “каналов” на Марсе отсутствует, тем не менее, отдельные естественные квазилинейные образования существуют. Но среди них крупные не имеют достаточно правильной формы, а мелкие ни при каких условиях не могли быть замечены с Земли.

Итак, мы имеем сложную сеть каналов, сезонные изменения окраски, спутники, яркие световые вспышки, за которыми следуют белые облака. Самое простое объяснение этому - на Марсе есть жизнь, по крайней мере могла бы быть. Исходя из выше сказанного и учитывая последние данные, можно предположить, что там, возможно, есть и разум. Эта возможность достаточна велика, чтобы оправдать всякие усилия для достижения Марса и исследования его поверхности.

Как сказано выше, прежде всего из - за ограниченных технических возможностей сейчас и в ближайшее время полеты автоматических аппаратов и затем пилотируемых кораблей могут производиться только на Луну, Венеру и Марс. Ученым многих отраслей наук, прежде всего интересен Марс для выяснения ответов на вопросы наличия жизни, промышленного производства разнообразных материалов и возможного заселения этой планеты. Но прежде всего нужен ответ на вопрос - есть ли жизнь на Марсе?

До этого мы только определили самые общие условия, при которых во Вселенной может (не обязательно должна) возникнуть жизнь. Такая сложная форма материи, как жизнь, зависит от большого числа совершенно не связанных между собой явлений. Но все эти рассуждения касаются только простейших форм жизни.  Когда мы переходим к возможности тех или иных проявлений разумной жизни во Вселенной, мы сталкиваемся с очень большими трудностями.

Жизнь на какой-нибудь планете должна проделать огромную эволюцию, прежде чем стать разумной. Движущая сила этой эволюции - способность организмов к мутациям и естественный отбор. В процессе такой эволюции организмы всё более и более усложняются, а их части - специализируются. Усложнение идёт как в качественном, так и в количественном направлении. Например, у червя имеется всего около тысячи нервных клеток, а у человека около десяти миллиардов. Развитие нервной системы существенно увеличивает способности организмов к адаптации, их пластичность. Эти свойства высокоразвитых организмов являются необходимыми, но, конечно, недостаточными для возникновения разума. Последний можно определить как адаптацию организмов для их сложного социального поведения. Возникновение разума должно быть теснейшим образом связано с коренным улучшением и усовершенствованием способов обмена информацией между отдельными особями.  Поэтому для истории возникновения разумной жизни на Земле возникновение языка имело решающее значение. Можем ли мы, однако, такой процесс считать универсальным для эволюции жизни во всех уголках Вселенной? Скорее всего - нет! Ведь в принципе при совершенно других условия средством обмена информацией между особями могли бы стать не продольные колебания атмосферы (или гидросферы), в которой живут эти особи, а нечто совершенно другое. Почему бы не представить себе способ обмена информацией, основанный не на акустических эффектах, а, скажем, на оптических или магнитных? И вообще - так ли уж обязательно, чтобы жизнь на какой-нибудь планете в процессе её эволюции стала разумной?

Между тем эта тема с незапамятных времён волновала человечество. Говоря о жизни во Вселенной, всегда, прежде всего, имели в виду разумную жизнь. Одиноки ли мы в безграничных просторах космоса? Философы и учёные с античных времён всегда были убеждены, что имеется множество миров, где существует разумная жизнь. Никаких научно обоснованных аргументов в пользу этого утверждения не приводилось. Рассуждения, по существу, велись по следующей схеме: если на Земле - одной из планет Солнечной системы есть жизнь, то почему бы ей не быть на других планетах? Этот метод рассуждения, если его логически развивать, не так уж плох.  И вообще страшно себе представить, что из 10²⁰ - 10²² планетных систем во Вселенной, в области радиусом в десяток миллиардов световых лет разум существует только на нашей крохотной планетке... Но может быть, разумная жизнь - чрезвычайно редкое явление. Может быть, например, что наша планета как обитель разумной жизни единственная в Галактике, причем далеко не во всех галактиках имеется разумная жизнь. Можно ли, вообще, считать работы о разумной жизни во Вселенной научными? Вероятно, всё-таки, при современном уровне развития техники можно, и необходимо заниматься этой проблемой уже сейчас, тем более она может вдруг оказаться чрезвычайно важной для развития цивилизации...

Обнаружение любой жизни, особенно разумной, могло бы иметь огромное значение. Поэтому уже давно предпринимаются попытки обнаружить и установить контакт с другими цивилизациями. В 1974 году в США была запущена автоматическая межпланетная станция “Пионер-10”. Несколько лет спустя она покинула пределы солнечной системы, выполнив различные научные задания. Есть ничтожно малая вероятность того, что когда-нибудь, через многие миллиарды лет, неведомые нам высоко цивилизованные инопланетные существа обнаружат “Пионер-10” и встретят его как посланца чужого, неведомого нам, мира. На этот случай внутри станции заложена стальная пластинка с выгравиранными на ней рисунком и символами, которые дают минимальную информацию о нашей земной цивилизации. Это изображение составлено таким образом, чтобы разумные существа, нашедшие его, смогли определить положение солнечной системы в нашей Галактике, догадались бы о нашем виде и, возможно, намерениях. Но конечно внеземная цивилизация имеет гораздо больше шансов обнаружить нас на Земле, чем найти “Пионер-10”.

Вопрос о возможности связи с другими мирами впервые анализировался Коккони и Моррисом в 1959 году. Они пришли к выводу что наиболее естественный и практически осуществимый канал связи между какими-нибудь цивилизациями, разделёнными межзвёздными расстояниями, может быть установлен с помощью электромагнитных волн. Очевидное преимущество такого типа связи - распространение сигнала с максимально возможной в природе скоростью, равной скорости распространения электромагнитных волн, и концентрация энергии в пределах сравнительно небольших телесных углов без сколько-нибудь значительного рассеяния. Главными недостатками такого метода являются маленькая мощность принимаемого сигнала и сильные помехи, возникающие из-за огромных расстояний и космических излучений. Сама природа подсказывает нам, что передачи должны идти на длине волны 21 сантиметр (длина волны излучения свободного водорода), при этом потери энергии сигнала будут минимальны, а вероятность приёма сигнала внеземной цивилизацией гораздо больше, чем на случайно взятой длине волны. Вероятней всего, что и ожидать сигналов из космоса мы должны на той же волне.

Но допустим, что мы обнаружили какой-то странный сигнал. Теперь мы должны перейти к следующему, довольно важному вопросу. Как распознать искусственную природу сигнала? Скорее всего, он должен быть модулирован, то есть его мощность со временем должна регулярно меняться. На первых порах он должен, по видимому, быть достаточно простым. После того как сигнал будет принят (если, конечно, это случиться), между цивилизациями будет установлена двухсторонняя радиосвязь, и тогда можно начинать обмен более сложной информацией. Конечно, не следует при этом забывать, что ответы могут при этом быть получены не ранее, чем через несколько десятков или даже сотен лет. Однако исключительная важность и ценность таких переговоров, безусловно, должна компенсировать их медленность.

Радионаблюдения за несколькими ближайшими звёздами уже несколько раз проводились в рамках крупного проекта “ОМЗА” в 1960 году и при помощи телескопа Национальной радиоастрономической лаборатории США в 1971 году. Разработано большое количество дорогих проектов установления контактов с другими цивилизациями, но они не финансируются, а реальных наблюдений пока проводилось очень мало.

 Несмотря на очевидные преимущества космической радиосвязи, мы не должны упускать из виду и другие типы связи, так как заранее нельзя сказать с какими сигналами мы можем иметь дело. Во первых это оптическая связь, главный недостаток которой - очень слабый уровень сигнала,  ведь несмотря на то, что угол расхождения светового пучка удалось довести до 10 ^-8 рад., ширина его на расстоянии нескольких световых лет будет огромной. Также связь может осуществляться в помощью автоматических зондов. По вполне понятным причинам этот вид связи землянам пока недоступен, и не станет доступным даже с началом использования управляемых термоядерных реакций. При запуске такого зонда мы бы столкнулись с огромным количеством проблем, если даже считать время его полёта к цели приемлемым. К тому же на расстоянии менее 100 световых лет от солнечной системы уже имеется более 50000 звёзд. На какую из них посылать зонд?

Таким образом, установление прямого контакта с внеземной цивилизацией с нашей стороны пока невозможно. Но может быть нам стоит только подождать ? Вот здесь нельзя не упомянуть об очень актуальной проблеме НЛО на Земле. Различных случаев “наблюдения” инопланетян и их активности уже замечено так много, что ни в коем случае нельзя однозначно опровергать все эти данные. Можно только сказать что многие из них, как оказывалось со временем, являлись выдумкой или следствием ошибки. Но это уже тема других исследований.

Если где-то в космосе будет обнаружена какая-то форма жизни или цивилизация , то мы совершенно, даже приблизительно, не можем себе представить, как будут выглядеть её представители и как они отреагируют на контакт с нами. А вдруг эта реакция будет, с нашей точки зрения, отрицательной. Тогда хорошо если уровень развития внеземных существ ниже, чем наш. Но он может оказаться и неизмеримо выше. Такой контакт, при нормальном к нам отношении со стороны другой цивилизации, представляет наибольший интерес. Но об уровне развития инопланетян можно только догадываться, а об их строении нельзя сказать вообще ничего.

Наиболее острым является вопрос о свидетельствах палеоконтактов, т.е. посещений в прошлом Солнечной системы и Земли кораблями развитых цивилизаций. Естественно думать, что цивилизации, которые живут и развиваются в технологической фазе десятки и сотни тысячелетий, могут освоить космические межзвездные перелеты, и постепенно перелетая от одной звезды к другой, где есть планеты с подходящими условиями, колонизировать всю Галактику. Выполнено много расчетов скорости освоения. При этом использовался один и тот же сценарий - посылка корабля со скоростью 0,1 с к ближайшей звезде на расстояние 10 св.лет со ста пассажирами. Далее порядка тысячи лет займет размножение населения до уровня нескольких миллиардов человек, после чего следует новый полет ста пассажиров м т.д. Оказалось, что для освоения или колонизации всей Галактики потребуется всего около десятка миллионов лет. Следовательно, вопрос о возможности колонизации Галактики сводится к вопросу о том, можно ли ожидать существования в настоящий момент цивилизаций, имеющих многие миллионы лет технологической эры жизни?

По данным космологии, возраст Вселенной составляет около 15 млрд. лет, а возраст галактик ~12 млрд. лет. Учитывая, что по примеру Земли требуется ~4 млрд. лет эволюции от клетки до космической цивилизации, получаем, что цивилизации в технологической фазе могли возникать ~8 млрд. лет назад.

Таким образом, должно быть много старых космических цивилизаций, начавших осваивать Галактику несколько миллиардов лет назад и, согласно расчетам, давно освоивших ее. По этим расчетам Солнечная система и Земля могли неоднократно посещаться, о чем возможно имеются материальные свидетельства. В силу сказанного проблема палеоконтактов должна серьезно изучаться. Имеющиеся попытки трактовки некоторых материальных данных как свидетельств палеоконтактов, к сожалению, недостаточно аргументированы, а порою просто поверхностны. В настоящее время, по-видимому, надо считать, что палеоконтакт не доказан, неоспоримых свидетельств посещения Солнечной системы и Земли нет.

Если считать неизбежным заселение всей галактики, то тем более неизбежным и необходимым будет наиболее полное освоение цивилизацией зоны обитания около своей звезды по мере развития и увеличения численности населения. Это должно привести к строительству, как их называл К.Э. Циолковский, "эфирных" городов. Сейчас уже создаются технические проекты таких поселений на сотни тысяч обитателей. Таким образом, неизбежно создание в космосе больших инженерных сооружений, т.е. астроинженерная деятельность цивилизации.

Многие учёные придерживаются мнения, что цивилизация не может развиваться дальше определённого предела, а потом она либо погибает, либо больше не развивается. Например, немецкий астроном фон Хорнер назвал шесть причин, по его мнению способных ограничить длительность существования технически развитой цивилизации:

1)  полное уничтожение всякой жизни на планете;

2)  уничтожение только высокоорганизованных существ;

3) физическое или духовное вырождение и вымирание;

4) потеря интереса к науке и технике;

5) недостаток энергии для развития очень высокоразвитой цивилизации;

6) время жизни неограниченно велико;

Последнюю возможность фон Хорнер считает совершенно невероятной. Далее, он считает, что во втором и третьем случаях на той же самой планете может развиться ещё одна цивилизация на основе (или на обломках) старой, причём время такого “возобновления” относительно невелико.

С 5 по 11 сентября 1971 г. в Бюраканской астрофизической обсерватории в Армении состоялась первая международная конференция по проблеме внеземных цивилизаций и связи с ними. На конференции присутствовали компетентные учёные, работающие в различных областях, имеющих отношение к рассматриваемой комплексной проблеме, - астрономы, физики, радиофизики, кибернетики, биологи, химики, археологи, лингвисты, антропологи, историки, социологи. Конференция была организована совместно Академией наук СССР и Национальной Академией наук США с привлечение учёных из других стран. На конференции детально обсуждались многие аспекты проблемы внеземных цивилизаций. Подробному обсуждению были подвергнуты вопросы множественности планетных систем во Вселенной, происхождение жизни на Земле и возможность возникновения жизни на других космических объектах, возникновение и эволюция разумной жизни, возникновение и развитие технологической цивилизации, проблемы поисков сигналов внеземных цивилизаций и следов их деятельности, проблемы установления связи с ними, а также возможные последствия установления контактов.




Выводы:
1.   Поиск чужеродных форм вне Земли имеет большое значение для разработки фундаментальных проблем, связанных с выяснением происхождения и сущности жизни.

2.   Трудно переоценить вклад в развитие науки, который будет сделан при обнаружении инопланетных форм жизни, однако и отсутствие жизни на других планетах Солнечной системы не только исключает развитие экзобиологических исследований, но и является препятствием на пути дальнейшего совершенствования методов автоматического и с помощью человека обнаружения и снятия характеристик живых систем. Результаты в этой области, являющейся частью биологического приборостроения, несомненно, найдут широкое применение в современной биологии и других областях человеческой деятельности, не говоря уже о задачах освоения космического пространства.

3.   В настоящее время мы знаем только нашу жизнь, и от нее мы должны исходить в суждениях о других возможных формах биологической организации.

4.   Люди должны быть готовы к встрече с возможно неоднозначной, непредсказуемой, доселе невиданной другой жизнью, а значит и разумом.

5.   Поиски жизни вне Земли являются лишь частью стоящего перед наукой более общего вопроса о возникновении жизни во Вселенной.
* * *
Литература:


1. Шкловский И.С. “Вселенная, жизнь, разум”  1976 г.

2. Зигель Ф.Ю. “Астрономия в её развитии”  1988 г.

3. Ефремов Ю.Н. “В глубины вселенной”  1984 г.

4. Гурштейн А.А. “Извечные тайны неба” 1991 г.