Как их ищут и находят
Главным инструментом поиска внесолнечных систем планет на сегодняшний день служит спутник «Кеплер», имеющий сверхчувствительный фотометр. Его единственное предназначение – поиск планет у других звёзд, ведь экзопланета — надежда на то, что мы не одиноки во Вселенной. За четыре года работы телескопа обнаружено более 3500 кандидатов, из которых подтверждены 246 объектов. Некоторые из них имеют вполне земные размеры.
Проще всего отыскать планеты, имеющие большую массу, ведь они сильнее меняют блеск своей звезды, когда проходят по диску. Это изменение блеска звезды и регистрирует аппарат «Кеплер», поэтому большинство открытых объектов массивнее Юпитера. Меньшая часть их по массе близка к Сатурну и лишь очень немногие подобны Земле. Если планета сильно удалена от свей звезды, опознать её уже практически невозможно.
Где может зародиться жизнь
И все же нет никаких причин, почему жизнь не могла бы появиться далеко от какой-либо звезды, где-нибудь в бесплодной пустыне межзвездного пространства. Совсем наоборот.
Главное, определиться с тем, что мы считаем жизнью как таковой
Но сначала нам нужно договориться о том, что считать «жизнью». Ведь совсем не обязательно искать что-нибудь знакомое. Например, можно представить что-нибудь вроде Черного Облака в одноименном классическом фантастическом романе Фреда Хойла 1959 года: некий живой газ, который плавает в межзвездном пространстве и с удивлением обнаруживает жизнь на планете. Правда, Хойл не предложил внятного объяснения, как газ без определенного химического состава мог бы стать разумным. Пожалуй, мы будем представлять что-нибудь более твердое.
Самые крупные войды
Размеры объектов впечатляют как далеких от науки людей, так и ученых, которых сложно чем-то удивить. Например, крупнейшая пустота под названием АР-LP 36 по размеру достигает 400 мегапарсек. Для сравнения, вся наша галактика под названием Млечный Путь занимает всего лишь 0,03066 мегапарсек.
На наблюдаемых просторах Вселенной есть и не такие крупные войды, оно они тоже производят впечатление своими объемами. Так называемые Северный и Южный локальные супервойды простираются примерно на 112 мегапарсек каждый. Оба расположены поблизости от Сверхскопления Девы, в который входит и наша галактика.
Шансы на жизнь
Видите слабую синюю точку возле центра фотографии? Это изображение свободно плавающей планеты CFBDSIR2149, запечатленной в инфракрасном свете NTT (Телескоп новых технологий) в Чили.
В недавнем исследовании представили доводы того, что на таких планетах может развиваться жизнь. И это кажется странным, ведь главным энергетическим источником для Земли является Солнце. Если звезды нет вообще, то как выжить? Посмотрим на аргументы теории:
- Водород сохраняет тепло. Если рядом нет звезды, то мир не облучается ультрафиолетовыми лучами, что позволяет планете земного типа сохранить атмосферу с преобладанием водорода. Полагают, что в определенных условиях атмосфера способна удерживать тепло и даже формирует жидкие океаны на поверхности.
- Жизнь на спутниках. Есть шансы на то, что планеты-сироты окружают себя богатым спутниковым семейством, вроде ситуации на Юпитере. Газовый гигант Солнечной системы влияет приливными силами на формирование подповерхностного океана на спутнике Европе. Такой же процесс возможен и у планет-изгоев. Если добавить возможный вулканизм на морском дне и гидротермальные жерла, то луны могут стать местами зарождения жизни.
- Геологическая активность. У многих планет наблюдаются спутники. Если произошло столкновение, при котором планету вытолкнули из родной звездной системы, то вместе с ней могла отлететь и луна. Компьютерные модели показывают 5% шансов на реализацию этого сценария. Между планетой и спутником сохраняется «контакт через приливные силы», что поддерживает геологическую активность на планете.
Бесконечность Вселенной — FAQ
Это была информация о бесконечности Вселенной, известная на данный момент. Однако осталось несколько интересных вопросов:
Почему космос бесконечен?
Сейчас наиболее вероятно, что Вселенная бесконечна. Это подтверждают недавние исследования. Учёные с точностью до 1% смогли измерить дистанции между галактиками на расстоянии более 6 миллиардов световых лет от Земли, что позволило сделать вывод о модели Вселенной. Астрономы говорят, что их результаты согласуются и подтверждают теорию о плоской бесконечной Вселенной.
Как представить бесконечность?
Пример с бессмертным космическим путешественником подтверждает, что участнику событий представить бесконечность невозможно, но наблюдатель сможет это сделать. Представьте отрезок, на одном конце которого ноль, а на другом единица, и попробуйте отметить ещё одно число в интервале между нулём и единицей. 0,5? Есть числа меньше. 0, 25? Ещё меньше. Это только рациональные числа. А если постепенно помещать на числовую прямую в этот интервал действительные числа — рациональные и иррациональные? Вы будете перебирать их вечно. Это и есть наглядная демонстрация бесконечности. Аналогичное происходит с бесконечной Вселенной.
Как выглядит модель конечной Вселенной?
Такая модель будет конечной, но неограниченной, как сферическая поверхность. Не будет условной стены или края: Вселенная будет замыкать саму себя. Если мы будем двигаться из определённой точки пространства в определённом направлении, рано или поздно мы вернёмся в эту точку.
Почему Вселенная расширяется с ускорением?
Учёные считают, что ускорение расширяющейся Вселенной связано с воздействием на неё тёмной энергии.
Что такое тёмная энергия?
Тёмная энергия — особый вид энергии, который невозможно обнаружить с помощью стандартных методов наблюдения. Считается, что тёмная энергия управляет процессами, происходящими во Вселенной. Однако сейчас она мало изучена, поэтому выводы делать рано.
Что такое тёмное материя?
Тёмная материя — особый вид материи, не взаимодействующий с электромагнитным излучением, поэтому названа «тёмной». Единственная сила, с которой взаимодействует тёмная материя, — гравитационная сила. Этот вид материи был обнаружен благодаря воздействию гравитации.
Что если средняя плотность вещества больше некоторого критического значения?
Вселенная расширяется достаточно медленно, вследствие чего гравитационное притяжение между галактиками замедляет его, а затем останавливает. После галактики начинают сближаться друг с другом, и Вселенная сжимается. Расстояние между двумя соседними галактиками сначала равно нулю, затем увеличивается до критического значения, а после снова равно нулю.
Что если средняя плотность вещества меньше или равна некоторому критическому значению?
Вселенная расширяется настолько быстро, что гравитационное притяжение не может остановить его, лишь немного замедляет. Расстояние между двумя соседними галактиками сначала равно нулю, но в конечном счёте они разлетаются с постоянной скоростью.
Есть ли ещё один вариант?
Вселенная расширяется, и этой скорости достаточно для того, чтобы предотвратить сжатие. Расстояние между двумя соседними галактиками сначала равно нулю, оно постоянно растёт. В таком случае скорость разлёта галактик уменьшается, но никогда не будет равняться нулю.
Классическая теория образования и эволюции Солнечной системы
Сейчас мы знаем, что наша Солнечная система возникла из материнской туманности. То есть, была такая «мама», которую древние Ацтеки назвали именем божества Коатликуэ (исп.Coatlicue), которое означает «Мать Солнца». И наша Солнечная система образовалась из этой туманности.
Была какая-то протоплазма, (про это ещё говорили Кант, Лаплас) и что-то в ней произошло: возмущение, возможно, ударная волна, как это называют учёные. И таким образом образовалась Солнечная система. Как она образовалась? Сначала существовала раскалённая звезда, какая-то пыль вокруг неё. Из этих всех остатков и образовались все наши планеты. Но не только планеты.
Почему-то до начала 20-го века мы считали, что мы довольно статичные, что мы живём, и мало что меняется. Но потом, когда нам стали доступны астрофизические методы наблюдения далёких систем, изучения себя и нашей окружающей среды, мы поняли, что далеко не всё так статично. Существует и пояс астероидов, и пояс Койпера, который находится гораздо дальше пояса астероидов, далеко за планетной системой.
Учёные стали изучать происхождение планет и оказалось, что не всё так просто. Иногда, например, планеты вступают в резонансы и могут стирать мелкое вещество в пыль.
Согласно одной из самых вероятных гипотез, Луна произошла от столкновения Земли с гипотетической планетой Теей.
Если мы зададимся вопросом: «Есть ли жизнь, где-нибудь во Вселенной?», то по теории вероятности, без дополнительной информации ответ — 50%. Если же у нас появляются некоторые дополнительные факты, допустим мы находим всё больше планет потенциально пригодных для жизни даже человекоподобных существ, то эта вероятность увеличивается. Тогда правильно сказать, что жизнь вне Земли есть с вероятностью 70% и эта вероятность всё увеличивается.
Наблюдая за Солнцем, звёздами, планетами, исследуя всё увеличивающееся количество открытий, которые к нам приходят из далёкого космоса, я всё больше и больше верю в то, что мы довольно скоро узнаем о существовании другой жизни.
Конечно, есть исследования жизни, сигналов. Какой, например, мы можем получить сигнал, если эта форма жизни не нашего уровня, на другом плане? Есть даже такая гипотеза, которую до сих пор исследуют, что возможно полярное сияние — это сигнал внеземной цивилизации.
Полярное сияние — сигнал внеземной цивилизации?
Мы изучаем это как процесс. А может это кто-то с нами общается с помощью периодических сигналов, к которым мы уже привыкли и не можем расшифровать.
Конечная, но неограниченная
Также возможно, что Вселенная конечна и безгранична одновременно. Похоже на противоречие, не так ли? Да, это так. Но только отчасти. Возьмем Землю в качестве примера. Мы все знаем, что Земля имеет форму шара (примерно). И что она конечна. Но если мы начнем двигаться по ее поверхности в любом направлении, мы будем делать это вечно. Никогда не дойдя до конца. Да, рано или поздно мы пройдем через одно и то же место. Но не более того. Идея конечной и безграничной Вселенной имеет тот же смысл. Только применяется к трем измерениям, которые мы знаем. И они будут обертывать что-то с конечным размером в четвертом измерении.
Поэтому, если Вы будете бесконечно путешествовать по космосу, рано или поздно Вы достигнете своей начальной точки… Но тут вмешивается расширение пространства…
Что есть в Космосе
Корнелия Майнерт из Университета Ниццы во Франции и ее коллеги показали, что смесь замерзшей воды, метанола и аммиака — все эти соединения в изобилии имеются в «молекулярных облаках», где образуются звезды — могут превращаться в самые разные молекулы сахаров под воздействием ультрафиолетовых лучей, которые также наполняют космос. Среди этих сахаров и рибоза, часть ДНК-подобной молекулы РНК.
Из этого следует, что фундаментальные молекулы жизни могут быть сформированы во внешнем космосе, а после попасть на планеты вроде Земли автостопом, вместе с ледяными кометами и метеоритами. Ну и что, спросите вы? Мы десятилетиями знали, что прочие строительные блоки жизни могут выходить из химических реакций вроде этой, а после попадать в кометы, астероиды и планеты. Но не все так просто. Возможно, самой жизни не нужна теплая и уютная планета, купающаяся в лучах солнца, чтобы зародиться. Если сырые ингредиенты находятся в подвешенном состоянии в космосе, может ли жизни зародиться из них?
Наша планета в начале своего существования была совсем не такой как сейчас
Идеи о происхождении жизни нечасто рассматривают такой сценарий. И без того сложно выяснить, как жизнь зародилась на ранней Земле, не говоря уж об условиях, в которых температуры близки к абсолютному нулю, а вместо атмосферы почти полный вакуум.
Создать основные строительные блоки жизни, сахара и аминокислоты — это еще самое простое. Есть масса химически возможных способов это сделать, имея в наличии хотя бы простые молекулы юных солнечных систем.
Куда сложнее заставить эти сложные молекулы собраться в нечто, способное поддерживать такие жизненные процессы, как воспроизводство и метаболизм. Никто никогда такое не делал. Никто не предлагал возможного способа это сделать — даже в самой уютной лабораторной среде, не говоря уж о самом космосе.
Геометрия Вселенной
Когда мы глядим на Вселенную, то чем дальше смотрим, тем в более глубокое прошлое заглядываем. Можно было бы предположить, что где-то там виден и Большой взрыв, — но между нами и Большим взрывом стена. В самом начале Вселенная была настолько жаркой и плотной, что свет не мог покинуть ее. Потом Вселенная постепенно охлаждалась и, когда ей было 379 тысяч лет, стала электрически нейтральной (замедлившиеся электроны начали соединяться с протонами и альфа-частицами, образуя атомы водорода и гелия. — Прим. T&P) и прозрачной. Этот момент — самая ранняя точка, которую мы видим, оглядываясь назад во времени. Вот так она выглядела (это проекция Мольвейде, которая также часто используется в картографии):
Реликтовое излучение, которое фиксируют детекторы, находящиеся на Земле, исходит от условной поверхности последнего рассеяния, которое видится нам как окружающая нас на очень далеком расстоянии сфера. На этой поверхности видны более горячие участки — там, где 379 тысяч лет назад были сгустки материи. Мы знаем их максимально возможный размер (он зависит от скорости гравитации, а ее значение равно скорости света) — 100 млн световых лет. Сравнивая эти цифры с тем, что мы наблюдаем, можно сделать вывод о том, в какой Вселенной мы живем: в закрытой Вселенной сгустки из-за искривления пространства казались бы нам меньше, чем на самом деле; в открытой — больше, а в плоской Вселенной никаких искривлений нет и сгустки выглядели бы на свои 100 млн световых лет.
Данные, полученные в ходе эксперимента BOOMERanG (Balloon Observations Of Millimetric Extragalactic Radiation and Geophysics — «Аэростат для наблюдения миллиметрового внегалактического излучения и геофизических исследований». С помощью аэростатов радиотелескоп поднимался на высоту 42 тысячи метров, где мог фиксировать реликтовое излучение без потерь, в то время как в атмосфере оно поглощается микроволнами. — Прим. T&P), соответствуют расчетам и не выявляют никакого искривления пространства. С вероятностью 99% мы живем в плоской Вселенной.
Но возникает противоречие: для плоской Вселенной, как я уже говорил, мы видим слишком мало вещества — всего 30% от необходимой массы. Где же могут быть оставшиеся 70%?
Темная материя
Геометрия Вселенной связана с плотностью ее вещества: если она больше определенного значения (5,5 атома водорода на кубический метр. — Прим. T&P), Вселенная закрытая, если меньше — открытая, а если равна — плоская. Соответственно, если Ω — отношение плотности Вселенной и критической плотности — больше единицы, то Вселенная закрытая, если меньше — открытая, а если равна — плоская.
В 1936 году Альберт Эйнштейн опубликовал в журнале Science статью («Линзоподобное действие звезды при отклонении света в гравитационном поле». — Прим. T&P), в которой писал, что раз пространство искривляется из-за гравитации и есть такие тяжелые объекты, как звезды, то свет, находящийся за звездой, обходит мешающие ему объекты, а пространство может выступать в роли линзы
Он пришел к этим выводам еще в 1914 году, но забыл о них, потому что считал, что это не так важно. На самом деле феномен гравитационной линзы, конечно, крайне важен
Вследствие явления, описанного Эйнштейном, мы можем видеть на изображении выше не только отдельные галактики и их скопления, но и множественные изображения одной и той же галактики. Свет от этой галактики прошел через другую галактику, попал в гравитационную линзу и был искажен.
Мы также можем подсчитать массу галактики, которая так сильно исказила свет. Эту сложную задачу, математическую инверсию, ученые решили в конце 1990-х годов. Они получили диаграмму распределения масс, на которой галактики обозначены пиками, — но присутствуют также пики там, где галактик вроде бы не видно. Это невидимая материя, которой в 40 раз больше, чем видимой, а раз она невидима и не сияет, то ее назвали темной. Оказалось, что в галактиках гораздо больше темной материи, чем материи самих галактик.
Темная материя состоит не из обычных протонов и нейтронов, а из других элементарных частиц. Она везде, а раз так, мы можем провести эксперимент здесь, на Земле, чтобы ее найти. Можно попробовать зафиксировать взаимодействие какой-нибудь массивной темной частицы с обычной частицей. Этому мешает естественный радиационный фон, поэтому такие эксперименты проводятся глубоко под землей. В качестве мишеней используются кристаллы кремния или германия, охлажденные до 0,001°C. Такие детекторы расположены в разных частях земного шара, но пока что они не зафиксировали ничего, что можно было бы однозначно трактовать как темную материю. Можно еще попробовать создать темную материю в лабораторных условиях — для этого у нас есть Большой адронный коллайдер. Но сейчас для нас важнее не из чего состоит темная материя, а сколько она весит — коль скоро она составляет бóльшую часть массы Вселенной.
Глядя на диаграмму выше, мы можем подсчитать общую массу, массу видимых галактик и массу темной материи. Однако все обнаруженные учеными массы составляют только 30% массы, необходимой, чтобы Вселенная была плоской. Можно было бы сделать вывод, что наша Вселенная открытая и будет расширяться бесконечно. Но здесь есть подвох: все эти подсчеты касаются только галактик и их скоплений. А то, что находится между ними, мы взвесить не можем. Так что нам нужен какой-нибудь другой объект для измерения.
Почему планеты- блуждающие изгои?
Не все планеты похожи на планету Земля. Некоторые из них, напротив, являются самостоятельно курсирующими, блуждающими, дрейфующими в межзвездном пространстве после того, как их выбросили из своих домашних систем, с родительской звезды.
Такие планеты, свободно летающие в космосе и не вращающиеся вокруг родительской звезды, назвали блуждающими и изгоями.
На протяжении десятилетий звездочеты стремились изучить таких неуловимых экземпляров, надеясь найти закономерности в их размере и количестве, которые раскрыли бы скрытые детали того, как планетные системы возникают и развиваются.
Поиск таких маленьких Вселенных вскоре станет легким делом благодаря предстоящему запуску римского космического телескопа Nancy Grace Roman Space Telescope. Его запуск планируется в середине 2020-х годов.
Планета изгой. Источник https://codigooculto.com
Альтернатива ДНК
До недавнего времени считалось, что хранить и передавать генетические данные может только ДНК.
Но около 10 лет назад международная группа учёных (из США, Великобритании, Бельгии и Дании) синтезировала молекулы, которые могли бы стать альтернативой ДНК и РНК.
А в 2012 году были созданы 6 так называемых ксенонуклеиновых кислот (XNA), которые вполне успешно выполняли эту задачу. Да и, собственно, вся земная жизнь состоит из различных комбинаций всего 22 аминокислот, тогда как природе их вообще-то существуют сотни (и это только те, которые образуются естественным путём, не считая искусственно созданных учёными в научных лабораториях).
Так почему инопланетная жизнь не могла бы иметь в своей основе другие аминокислоты и белки, да и иные варианты ДНК?
Новинки космической фантастики 2018
Ким Стэнли Робинсон, «Красная Луна»
«Красная Луна» – это новый роман американского писателя Кима Стэнли Робинсона, еще не переведенный на русский язык – на данный момент он доступен на языке оригинала, т.е. на английском. Однако не спешите расстраиваться, ведь в переводе он появится уже в следующем, 2019 году. В романе ненавязчиво и умело смешались драма и реализм, которые перенесут читателя на поверхность Луны.
Будущее через 30 лет, людям удалось колонизировать Луну. Американец Фред Фредерикс совершает свое первое путешествие с целью установить систему связи на китайской лунной станции. Однако через несколько часов после прибытия он невольно становится свидетелем убийства, и теперь вынужден скрываться.
Для знаменитого репортера по имени Та Шу, это путешествие на Луну тоже первое и полное открытий. У него есть и связи, и влияние, но ему все равно на своем опыте придется узнать, что Луна может быть опасным местом для любого путешественника.
Возникновение жизни на Земле: углеводородная жизнь
Гипотезы возникновения жизни на нашей планете
Чтобы строить предположения относительно внеземных форм жизни, необходимо понять, как возникла жизнь на нашей планете. На этот вопрос нет точного ответа, однако существует множество гипотез, от подтверждения и опровержения которых будет зависеть вопрос о жизни внеземных цивилизаций.
- Гипотеза креационизма — всё живое сотворено богом, следовательно, не нуждается в объяснении;
- Гипотеза самопроизвольного зарождения жизни — живые организмы постоянно самопроизвольно появляются из неживой материи;
- Гипотеза стационарного состояния — жизнь не возникала откуда-то, а существовала всегда, получается, что цепь эволюционного развития организмов должна быть бесконечна;
-
Теория Опарина-Холдейна — жизнь зародилась из неживой материи в ходе сложных биохимических процессов; подразделяется на три этапа:
- появление органических соединений;
- образование полимерных соединений (белков, липидов, полисахаридов);
- возникновение способных к воспроизведению потомства примитивных организмов;
- Гипотеза панспермии — гипотеза о внеземном происхождении жизни; жизнь каким-то образом была занесена на нашу планету извне (возможно, с помощью астероида или другого космического объекта, упавшего на Землю);
Теория Опарина-Холдейна — наиболее популярная в научной среде теория возникновения жизни на Земле. Фото: infotables.ru.
Получается, если гипотеза панспермии будет доказана, то это повысит шанс доказательства существования жизни вне Земли? По крайней мере, мы будем знать, что на другом космическом объекте могла зародиться жизнь, прежде чем попасть на нашу планету.
Однако это не означает, что элементарные формы жизни были посланы к нам от инопланетян. Это могло произойти в результате столкновения космических тел, на которых есть жизнь, или с помощью другого способа, тем более что мы до сих пор не знаем, какие формы жизни могут существовать помимо углеводородной формы.
Гипотеза панспермии: комета переносит бактериальную форму жизни на Землю.
Углеводородная форма жизни — единственно возможная?
На сегодняшний день нам знакома одна форма жизни — земная (углеводородная), что лишает нас возможности масштабного исследования других форм жизни в космосе, ведь мы ничего о них не знаем: от условий для жизнедеятельности до механического воспроизведения.
Это — проблема для поиска жизни во Вселенной. Однако на основе единственно известной нам углеводородной формы жизни мы должны вывести базовые принципы, касающиеся также потенциальной неземной жизни. Здесь стоит быть осторожным, чтобы не попасть в ловушку антропоморфного образа мышления.
Кроме того, при изучении потенциальных форм жизни астрофизики предпочитают пользоваться принципом Коперника.
Данный принцип хорошо согласуется с результатами исследований, ведь четыре элемента, ответственные за возникновение и дальнейшую эволюцию жизни, входят в список наиболее распространённых элементов во всей Вселенной. Это:
- Водород (H)
- Кислород (O)
- Углерод (C)
- Азот (N)
Ещё два элемента из этого числа — гелий и неон — редко участвуют в соединениях с другими элементами; значит, земную жизнь составляют четыре самых распространённых элемента космоса вообще. Получается, логическая картина не запрещает нам предполагать о существовании иных цивилизаций и даже пытаться их найти. Но к чему привели многочисленные исследования?
