Затем всю вес­ну, лето и осень был долгий период эволюции. Первые примитивные животные появились в середине ноября, первые растения выросли на суше ю декабря, а эра динозавров закончилась катастрофой вечером 26 декабря. Человек появился как отдельный вид 31 декабря в 6 часов вечера, а последнее оледенение отступило от Скандинавии за минуту до полуночи. Наше западноевропейское летосчисление началось за 14 секунд до полуночи, то есть до нынешнего момента.

Как видим, техническая цивилизация пока существует на про­тяжении всего лишь крошечной доли возраста нашей планеты. В ее дальнейшем длительном существовании некоторые сомневаются. Имея в виду столь малый промежуток времени, было бы невероят­ной удачей, если бы на одной из соседних звезд сейчас существовала иная цивилизация, способная посещать нас или связываться с нами. Быть может, именно этим и объясняется парадокс Ферми, который мы обсуждали в главе 32, хотя возможны и другие объяснения.

Учитывая огромное число звезд во Вселенной, мы надеемся на присутствие жизни гделибо еще, однако наличие сложных форм жизни, разума или технической цивилизации обладает значитель­но меньшей вероятностью. Чрезвычайная сложность жизни, тем бо­лее существование разумной, интеллектуальной жизни, способной постигать окружающий мир, свидетельствуют о медленной эволю­ции, длящейся очень долго. Большие масштабы времени и слож­ный синтез элементов возможны лишь в космосе зрелого возраста. Поэтому только в дол гож иву щей и медленно развивающейся Все­ленной может возникнуть сложная жизнь. Но в огромной, холодной и старой Вселенной, управляемой темной материей и темной энер­гией, должны быть теплые и безопасные ниши из обычной материи, способные служить прибежищем для жизни. Наша Земля — одно из таких

Мы начали эту книгу словами биолога Хаксли, выражающими то, как мы, ныне живущие на Земле, а также и все люди, когдалибо жившие до нас, относимся к тайнам Вселенной. Другая цитата сум­мирует результат нашего долгого путешествия по страницам этой книги. Мы увидели, как расширялись наши знания о Вселенной и как представление о центральном месте в ней человека постепен­но сходило на нет. Но мы также узнали, что Вселенная, ее история и даже значения ее физических констант тесно связаны с возник­новением жизни на Земле, с нашим собственным существованием и с возможностью того, что подобные миры встречаются и в других местах. Это вселяет в нас надежду, что даже если ближайший очаг внеземной жизни находится очень далеко от нас или даже если мы совершенно одиноки, то все равно мы сможем до конца понять фе­номен жизни во Вселенной, а значит — понять себя.

Кислородно азотная атмосфера наи­более прозрачна для видимого света, и это весьма удачно, так как совпадает с максимумом в спектре излучения Солнца и позволяет большей части солнечных лучей проникать к поверхности Земли. Это как раз то излучение, которое использует фотосинтезирующая биота как источник энергии для фиксации углерода, и это как раз тот диапазон спектра, в котором видит подавляющая часть животных.

Долгое временя эволюцией и появлением новых видов управ­лял дарвиновский процесс — генетические изменения в результате мутаций и частичное сохранение потомства вследствие естествен­ного отбора. Принято считать, что отбор происходит путем про­стого «выживания самого приспособленного», но на самом деле критерий «приспособленности» не так прост. Выжившие виды и от­дельные особи приспосабливаются к своей индивидуальной среде. Во многих случаях это должны быть такие виды, которые могут взаимодействовать со средой для поддержания жизни, а не те, кото­рые эксплуатируют эту среду сверх нормы. Кроме простой борьбы за выживание эволюция идет за счет выгодного взаимодействия с дру­гими видами, например в разных симбиотических микробиологи­ческих матах, где питательные вещества переходят из одного слоя к другому, или в пищевых цепочках и экосистемах, сформирован­ных высшими организмами.

Эта борьба приводит к специализации и дифференциации борющихся групп и обеспечивает разнообразие новых видов. Усложнение экосистем, очевидно, создает все больше и больше ниш разнообразия, поддерживающих свое существова­ние более сложными и гибкими стратегиями, разнообразием видов и более сложными формами жизни.

Кроме того, на эволюцию видов сильное влияние оказывали как местные, так и глобальные явления. Долговременные геологические изменения, такие как перемещение континентов, изменяли климат на долгое время, и сама биосфера влияла на атмосферу. Совместно эти процессы приводили к долговременному изменению климата, когда ледниковые периоды перемежались периодами умеренной температуры. Крупнейшие естественные катастрофы, вызванные космическими столкновениями, неоднократно приводили к массо­вому вымиранию, уничтожавшему большую часть биосферы.

Эти случайные катастрофы часто становились причиной разрушения возникающих экосистем, уничтожая большую часть биоты и вычи­щая новое пространство для колонизации. В эти эпохи обновлен­ные условия увеличивали биологическое разнообразие и количе­ство новых экосистем, осуществляя поворот в эволюции биосферы. Но в промежутках между катастрофами биосфера обычно развива­лась устойчиво с мелкими изменениями и адаптацией. Палеонтолог Стивен Голд (1941-2002) называл такие смены спокойных и бурных фаз «перемежающимся равновесием».

На фоне этой бурной эволюции биосферы для развития разум­ного, технически оснащенного вида требуются довольно стабиль­ные условия. Из опыта Земли видно, что для создания технической культуры необходима суша. Первым шагом на пути технической эксплуатации природных источников энергии является эффектив­ное производство продуктов питания. С момента изобретения сель­скохозяйственной деятельности около ю ооо лет назад мы, к сча­стью, живем при стабильном климате, без ледниковых периодов.

Правда, эти благоприятные эпохи иногда прерыва­лись, когда парниковые газы исчезали из атмосферы и температура на миллионы лет опускалась ниже точки замерзания. В эти ледни­ковые периоды температура долго оставалась настолько низкой, что вся планета покрывалась льдом. И эта «Заснеженная Земля» могла бы остаться такой навечно, если бы теплые недра нашей планеты не испускали газ СОа в количестве, достаточном для восстановле­ния парникового эффекта, способного нагреть атмосферу. Мы уже говорили, что плотность воды, к счастью, больше плотности льда. Поэтому замерзает только поверхность океанов, и жизнь имеет воз­можность продолжаться подо льдом в жидкой воде, защищенная от замерзания и высыхания, как мы это видим в озерах Антарктиды. Наконец, горячее расплавленное внешнее ядро и твердое железное внутреннее ядро Земли обеспечили нас магнитным полем, защища­ющим все живое от вредного космического излучения, угрожающе­го слабым росткам жизни на любой планете.

Падение комет и астероидов в раннюю эпоху тоже способствова­ло тому, чтобы Земля стала обитаемой: они принесли с собой боль­шую часть той воды и газов, которыми мы сейчас пользуемся. Кроме того, чрезвычайно сильный удар по молодой планете на раннем эта­пе ее формирования наградил нас небесным спутником — Луной. Эти столкновения и сама Луна оказались для нас очень полезны­ми. Они наклонили земную ось так, что оба полушария — северное и южное — поочередно поворачиваются к Солнцу, вызывая смену сезонов и способствуя выравниванию температур в разных частях планеты.

>

Мощное столкновение определило вращение Земли. Рань­ше Земля вращалась еще быстрее, но постепенно она замедлилась до современного значения — один оборот за 24 часа, — создав нам суточный ритм смены дня и ночи. Присутствие Луны продолжает стабилизировать ось нашей планеты, поэтому общий климат не ме­няется случайным образом. Эти факторы, конечно, очень важны для условий жизни здесь, на Земле, но мы не знаем точно, насколь­ко решающим является наличие крупного спутника для зарожде­ния и длительного сохранения жизни. Не исключено, что это может ограничивать число пригодных для жизни мест даже среди планет, во всем остальном похожих на Землю.

Столкновения с кометами и астероидами имели как физиче­ские, так и биологические последствия. Они могли быть весьма благоприятными для жизни на молодой Земле, перенося семена жизни с одной планеты на другую в пределах внутренней области Солнечной системы (скажем, с Марса на Землю или наоборот). Они могли иметь большое значение и на более поздних этапах эволю­ции жизни, вызывая в биосфере неоднократные массовые вымира­ния и давая этим шанс для появления новых видов. Хотя это было катастрофой для вымерших видов (например, динозавров), оно оказывалось полезно для видов, получивших возможность разви­ваться (например, млекопитающих).

>

Но слишком частые столкно­вения с кометами могут сделать существование любого сложного вида черезчур кратковременным. Возможностью нашей спокойной эволюции и безопасного (до сих пор) существования на Земле мы во многом обязаны планетегиганту Юпитеру, сумевшему удалить большинство каменных тел, которые в эпоху молодости Солнечной системы являлись здесь частыми гостями. Столкновения с ними были как полезными, так и вредными; нам пока трудно оценить, ка­ков оказался результирующий эффект.

Наблюдения, доступные в ту эпоху, приводили к есте­ственному заключению, что Земля — центр Вселенной и что звезд­ное небо вместе с движущимися по нему Солнцем, Луной и плане­тами совершает один оборот вокруг Земли в сутки. Постепенно при­шло понимание, что небесные тела — это материальные объекты, возможно, созданные Богом, но сами они богами не являются. По­пытки понять законы их движения на небе привели к современной науке.

Несмотря на гипотезы древнегреческих философов, например Анаксагора, о том, что небесные тела состоят из тех же элементов, что и Земля, или Аристарха о том, что Земля обращается вокруг Солнца, представление о Земле как центре Вселенной сохранилось до эпохи Средневековья. Вселенную воспринимали как конечную, постижимую, ограниченного размера вращающуюся небесную сфе­ру. Движущей силой небесных объектов в этом совершенном и не­изменном мире считался Бог. Он же был и творцом всех живых су­ществ, среди которых человек считал себя венцом творения, наибо­лее совершенным из земным созданий, ибо был наделен разумом.

Эта великая концепция начала разрушаться, когда Коперник предложил свою гелиоцентрическую модель Вселенной, в кото­рой Земля оказалась лишь одной из планет, обращающихся во­круг Солнца. Осознание в XVII веке того факта, что звезды — это

Тоже небесные тела, такие же, как Солнце, но значительно более удаленные, полностью изменило представление о месте нашего Солнца и нас самих во Вселенной. Солнце стало всего лишь одной из множества звезд, одиноко совершающей свой бесконечный путь в пространстве. Начавшись с оценки расстояния от Земли до Солн­ца в 150 млн км и с выяснения того, что даже ближайшие звезды еще в 200 ооо раз дальше, измеренные расстояния до наблюдаемых объектов Вселенной продолжали возрастать и достигли невероят­ных значений.

В конце XIX и начале XX столетия астрономы выяснили, что Солнце — член огромной звездной системы, Галактики. В согла­сии с принципом Коперника Солнце оказалось вдалеке от центра Галактики. Развитие методов измерения расстояний за пределами нашей Галактики показало, что эта огромная система размером юо ооо световых лет всего лишь одна из многих ей подобных и что ближайшая такая галактика в Андромеде удалена более чем на 2 млн световых лет. В современной космологии принцип Коперни­ка стал всеобъемлющим: наше положение во Вселенной ни в каком смысле не считается особенным.

Кроме этой бесконечности в пространстве мы подробно описа­ли открытия, свидетельствующие об огромной продолжительности существования Вселенной и полностью перечеркивающие библей­ский возраст мира около бооо лет. Эволюция биосферы и отложе­ния геологических осадков огромной толщины требуют гораздо больших промежутков времени; а после открытия радиоактивно­го распада было надежно установлено, что Земля существует уже 4,6 млрд лет. Такой длительный промежуток времени сам по себе говорит о большом возрасте Вселенной. Однако «парадокс» темно­го ночного неба и открытие удаления галактик друг от друга указы­вают на то, что Вселенная не может быть бесконечной во времени или пространстве. Наконец, обнаружение остывшего космического фонового излучения заставило вернуться к основной идее многих мифов о творении, повествующих о рождении Вселенной. Однако это рождение отодвинулось на 14 млрд лет в прошлое.

Учитывая, что наблюдаемая Вселенная имеет размер миллиар­ды световых лет, что ее возраст составляет миллиарды лет и что она содержит сотни миллиардов галактик, во многих из которых сотни миллиардов звезд, мы ясно представляем себе ничтожность нашей роли в развитии этого огромного мира. Так что, на первый взгляд, может показаться, что человечество и даже вся жизнь на Земле ни­чего не значат для Вселенной.

Начав со старых представлений о божественном происхожде­нии жизни, которые оставляли без ответа многие вопросы, мы рас­сказали, как современные биологи представляют себе зарождение и эволюцию жизни в специфическом, но естественном процессе, происходившем здесь, на Земле. Мы описали современные взгля­ды на то, как в подходящих условиях жизнь могла самопроизвольно возникнуть благодаря химическим реакциям между некоторыми распространенными элементами и их соединениями. Пока мы не знаем точно, как это может происходить, и происходит ли это про­сто или требует особых условий. В любом случае, космос так велик и он имел столько времени для осуществления различных химиче­ских процессов в совершенно разных местах, что вполне возможно, что «химия жизни» зарождалась много раз в различных уголках Вселенной. Вполне вероятно, что если жизнь гделибо зародилась и условия долго оставались благоприятными, то эволюция смогла создать там сложные живые организмы

С другой стороны: тонко настроенная Вселенная с уникальной жизнью

Множество факторов определяют результат эволюции: мы не знаем, чрезвычайно ли сложен процесс зарождения жизни или же крайне редко встречаются необходимые для него условия. В зависи­мости от этих факторов мы либо можем быть рядовыми представи­телями огромного разнообразия биосфер на планетах, рассыпанных по Галактике и Вселенной, либо мы единственные и являемся уни­кальным продуктом космической химии. Поэтому, даже если мы знаем, что земная жизнь — малозаметный фактор в космическом масштабе, мы все еще не представляем себе роль и возможности жизни в целом.

Земля, уже посещали разумные существа.

Неудачи в поисках радио­сообщений из космоса только усиливают эту загадку. «Парадокс Ферми» становится особенно явным на фоне противоречия между «оптимистической» оценкой числа внеземных цивилизаций и от­сутствием какихлибо признаков этих цивилизаций. Возможно, «пессимисты» правы — вокруг нас никого нет, и мы единственная технически развитая цивилизация в Галактике.

Но возможно, мы просто не то ищем. Быть может, эпоха радиосвязи в истории циви­лизации длится недолго, как это уже можно заметить на примере Земли: вся связь сейчас стремится уйти в оптические кабели, и даже спутники становятся все менее и менее мощными. Похоже, что на Землю понемногу возвращается радиотишина. Существует около десятка возможных ответов на вопрос Ферми: «Где же они?» Всё это может долго оставаться для нас загадкой: мы не узнаем правильно­го ответа, если не свяжемся с другой цивилизацией. Но если контакт состоится, то парадокс исчезнет, и у нас появятся к «ним» увлека­тельные вопросы о космической жизни и культуре.

Если мы единственная цивилизация в нашей Галактике, то ма­ловероятно, что нам удастся когданибудь связаться с иной циви­лизацией в другой галактике. Если мы придем к саморазрушению любым из многих возможных способов, то поймем, почему техни­чески развитая цивилизация не живет достаточно долго даже для вопроса «По ком звонит колокол?». С другой стороны, если циви­лизации существуют достаточно долго, то можно было бы вступить в контакт с одной из них. Такой контакт (или хотя бы знание о том, что другая цивилизация есть) имел бы очень глубокие последствия для человечества. Нужно помнить, что с точки зрения статистики иная цивилизация, скорее всего, окажется гораздо более развитой, чем мы с нашей 70летней историей радиосвязи. И остается только гадать, возможен ли обмен информацией при столь разном уровне развития — и это тоже источник вдохновения для ученых, филосо­фов и научных фантастов.

• число звезд в нашей Галактике или средняя частота их фор­мирования;

• частота встречаемости звезд с планетами; число планет в таких системах;

• вероятность того, что планета пригодна для жизни. Разные вероятности — от зарождения жизни до возникновения ци­вилизации;

• длительность этапа обладания техническими средствами коммуникации.

Большинство из этих чисел, связанных с астрономией, извест­ны сейчас довольно точно, но последние несколько «биологиче­ских» и «технологических» цифр пока еще весьма приблизительны. Но, хотя это уравнение не дает нам точного ответа, оно позволяет делать некоторые оценки. Разные ученые поразному оценивают число цивилизаций в Галактике: от одной до миллиарда. Фактиче­ски можно говорить о «пессимистах» и «оптимистах» и использо­вать следующие предельные значения для формулы Дрейка.

Оптимист считает, что вероятность возникновения цивилиза­ции на планете, пригодной для жизни (которая также возникает с высокой вероятностью), велика и близка к 1. Тогда их количество сейчас в Галактике приблизительно равно времени жизни цивили­зации, выраженному в годах. Таким образом, если цивилизация су­ществует один миллион лет, то оптимист не сильно удивится, если обнаружит в нашей Галактике миллион цивилизаций! С другой сто­роны, по мнению пессимиста, самопроизвольное зарождение жиз­ни и ее последующее развитие до уровня цивилизации на просторах Галактики маловероятно. Поэтому количество цивилизаций гораз­до меньше их времени жизни; практически, мы вообще можем быть здесь единственными, не считая некоторого количества мертвых остатков древних культур на планетах, рассеянных по необитаемой Галактике.

>

Многие проблемы удалось решить с помощью современных прием­ников, способных регистрировать одновременно десятки миллио­нов частот с высоким временным разрешением, а затем комбини­ровать и анализировать их разными способами. Чрезвычайно про­дуктивной для этого оказалась идея виртуального суперкомпьютера.

Проект — Поиск внеземного ра­диоизлучения от соседних развитых интеллектуальных сообществ) проводится как попутная программа на радиотелескопе в Аресибо

Калифорнийским университетом в Беркли. Такой же проект реа­лизуется на радиотелескопе в Парксе Австралийским центром 8ЕТ1 Университета Западного Сиднея. В дальнейшем предполагается ис­пользовать маленькие радиотелескопы в режиме интерферометра, когда данные с каждого телескопа объединяются и коррелируют. Это позволит проводить исследования на больших участках неба и в широком диапазоне частот. Такая методика будет применена на строящемся сейчас Массиве телескопов Аллена в Калифорнии. Когда строительство завершится, эта система будет содержать 350 параболоидов диаметром 6,1 м.

Для межпланетного и межзвездного обмена данными еще луч­ше подошел бы узконаправленный лазерный луч с наносекундными импульсами. Природные источники не обладают такой высокой частотой пульсаций. В рамках проекта «Оптическое 8ЕТ1» Калифор­нийского университета в Беркли и Гарвардского университета ищут именно такие импульсы. Уже исследовано несколько тысяч звезд.

Уже было предпринято несколько попыток информировать «других» о нашей цивилизации. Самым старым и наиболее эффек­тивным является наш «призыв», которого мы даже не замечаем: последние 6о лет у нас существует мощное радиовещание, сигналы которого удаляются в космическое пространство каждый год на рас­стояние в 1 световой год. Сейчас «пузырь» земных радиосигналов имеет радиус 6о световых лет (18 пк). Уже тысячи звезд, попавшие внутрь этого «пузыря», могут слушать наши радиопередачи.

2 марта 1972 года был запущен космический зонд «Пионерю», а примерно через год в космос улетел и «Пионерп»; и оба они унесли на борту небольшие алюминиевые пластины. На них изо­бражена информация о нашем месте расположения в Галактике от­носительно нескольких радиопульсаров, положение нашей плане­ты в Солнечной системе, силуэты мужчины и женщины и их рост относительно размера самого зонда. А в в 1977 году на двух «Вояд­жерах» к звездам отправились «золотые диски». На них записаны изображения и звуки Земли, информация о человеческой культуре. На крышке коробки с пластинкой указано положение Земли в Га­лактике и дана инструкция для чтения дисков. К июлю 2006 года «Вояджер1» преодолел расстояние в юо а. е. и стал самым далеким изделием, созданным руками человека. Возможно, к 2020 году он выйдет в межзвездное пространство. Еще три космических зонда по своим траекториям уходят из Солнечной системы. Но пройдут десят­ки тысяч лет, пока они приблизятся к другим звездам.

В 1974 году с помощью 300метрового радиотелескопа в Ареси­бо были отправлены специальные радиосигналы в сторону шарово­го скопления М13. Послание состояло из 1679 битов, то есть о или 1. Если этот однобитовый поток изобразить в виде прямоугольника размером 73 строки по 23 символа и все «1» закрасить одним цве­том, а «о» другим, то получится картинка с информацией о том, кто мы, из чего состоим и где нас найти. Она расскажет и о нашей системе счисления, а также перечислит наиболее важные для нас химические элементы. Это послание дойдет до М13 примерно через 25 ооо лет. Впрочем, вещество этого шарового скопления содержит мало тяжелых элементов, поэтому вероятность формирования там твердой планеты типа Земли мала, а значит, вряд ли какаялибо ци­вилизация примет нашу информацию.

Однако гигантские планеты на очень вытянутых орбитах дей­ствительно опасны для планет типа Земли, поскольку весьма веро­ятно, что все планеты, движущиеся между крайними точками ор­биты гиганта, рано или поздно испытают тесное гравитационное взаимодействие с ними. В этом случае планета типа Земли либо пе­рейдет на другую орбиту, либо вообще будет выброшена из планет­ной системы. Такое изменение орбиты вредно для жизни на любой ее стадии, поэтому маловероятно обнаружение «живой» планеты в системе, где планетагигант движется по вытянутой орбите.

Даже если сами газовые гиганты непригодны для жизни, сле­дует учитывать вероятность того, что спутники этих гигантов могут быть по размеру близки к Земле и иметь пригодные для жизни усло­вия, разумеется, если планета и ее спутники находятся в зоне жизни звезды.

Планеты с биосферами будут иметь некоторые общие свойства. Вероятно, на них окажутся существа с ДНК и белками. Жизнь бу­дет основана на воде и т. д. Впрочем, возможны и некоторые ис­ключения. Но если на планете есть жизнь, то непременно должны быть признаки неравновесного состояния атмосферы. На Земле это означает кислород и озон. В другом месте это может быть дру­гая комбинация газов, но если мы не знаем, какая именно, то луч­ше искать кислород и озон. Следующее вещество, которое требует внимания, — это вода. Все перечисленные индикаторы есть в нашей атмосфере, но их нет, например, у Марса и Венеры.

>

Кислород, озон и воду можно выявить с помощью инфракрас­ной спектроскопии. Так же можно искать и признаки хлорофилла. В его спектре есть характерная «красная граница»: на интервале между 700 и 750 нм отражательная способность хлорофилла резко возрастает, поэтому в ближнем инфракрасном диапазоне растения кажутся очень яркими. Так что нужно искать резкий скачок в спек­тре отражения. Точная длина волны этого скачка может зависеть от параметров звезды и свойств пигментов, используемых для по­глощения ее света.

Недавно появились новые перспективы для исследования ат­мосфер экзопланет: С Бердюгина и Д. Флури (Цюрихский астро­номический институт) и А. Бердюгин и В. Пиирола (Обсерватория Туорла, Финляндия) впервые зафиксировали свет, отраженный ат­мосферой экзопланеты. Для этого они следили за изменением по­ляризации света, приходящего от звезды и обращающейся вокруг нее планеты. Свет поляризуется, когда рассеивается атомами или молекулами атмосферы; этот же процесс окрашивает наше небо в голубой цвет.

Изменение поляризации есть следствие движения по орбите планеты, через каждые двое суток проходящей перед дис­ком звезды. По этим изменениям можно определить размер и неко­торые другие характеристики атмосферы. Интересно, что это первое наземное поляриметрическое исследование «горячего юпитера», удаленного на 6о световых лет, было проведено с помощью неболь­шого босм телескопа КУА, установленного на острове ЛаПальма и дистанционно управляемого учеными, находящимися за тысячи километров.

В 2005 году сообщалось о планете, обращающейся вокруг СИезе 581. Это была планета с массой Урана и орбитальным периодом око­ло 5,3 суток. Как мы уже говорили, в 2007 году в этой же системе открыли еще две планеты с массами 5 и 7 масс Земли. Самое ин­тересное заключается в том, что обе новые планеты расположены в Зоне жизни Красного карлика СНезе 581. Первая из них, вероятно, синхронно вращается в результате приливного захвата, а вторая на­ходится вблизи границы зоны жизни.

Когда мы говорим о жизни, удобно ограничиться некоторыми простыми требованиями. В частности, условия на планете должны быть такими, чтобы вода оставалась в жидком состоянии какоето разумное время. Она может замерзать зимой, и мы знаем, что для жизни это не так уж страшно, но она никогда не должна закипать. При нормальном атмосферном давлении температурный диапа­зон для жидкой воды составляет от о до юо °С. Точка замерзания почти нечувствительна к изменению давления, а вот точка кипения весьма чувствительна. Если бы давление воздуха удвоилось, темпе­ратура кипения стала бы равной 121 °С. Температурный диапазон от о до 50 °С выглядит наиболее подходящим не только для жизни, но и для стабильного водного мира.

Если мы знаем светимость звезды и расстояние от нее до плане­ты, мы можем оценить температуру планеты в состоянии теплово­го равновесия. При этом нужно учитывать альбедо (отражательную способность) и вращение планеты. Немалую роль при оценке темпе­ратуры на поверхности играет и парниковый эффект, но его трудно определить без дополнительной информации о планете. В Солнеч­ной системе, приняв для альбедо значение 0,5 (среднее между зна­чениями Венеры и Земли), предположив медленное вращение пла­неты (как у Земли и Марса) и нулевой парниковый эффект, получим зону жизни от 0,75 до 1,05 а. е. Если альбедо равно 0,2, как у Марса, то зона жизни лежит между 0,95 и 1,32 а. е. Расстояние Земли от Солнца находится как раз в этих пределах. Увеличив альбедо, мы можем приблизить зону жизни к Солнцу, а уменьшив — отдалить ее. Однако нужно помнить и о парниковом эффекте.

>

В процессе эволюции звезды ее светимость меняется. За время жизни Солнечной системы светимость Солнца возросла примерно на 30%. Когда в прошлом Солнце грело слабее, зона жизни была ближе к нему (на корень квадратный из светимости). При альбе­до 0,5 ближняя граница передвинется на 0,66 а. е., а при альбедо 0,2 верхняя граница будет равна 1,6 а. е.; но Земля все равно остается в пределах зоны. Интересно отметить, что молодая Венера была хо­рошим местом для жизни; а Марсу, чтобы оказаться в зоне жизни, нужно было всегда иметь сильный парниковый эффект. В будущем, когда светимость Солнца возрастет, зона жизни сдвинется наружу, постепенно захватывая Юпитер и Сатурн. Для новых экзопланет оценки зон жизни можно сделать, опираясь на приведенные выше числа, масштабируя их пропорционально квадратному корню из светимости звезды. Что это означает?

Если светимость звезды боль­ше, то зона жизни будет на большем расстоянии. Для звезды, све­тимость которой в 9 раз превышает светимость Солнца, зона жизни будет на расстоянии около 3 а. е.

Такое определение зоны жизни кажется очевидным, но оно исключает некоторые потенциально возможные для жизни места в Солнечной системе, такие как спутник Юпитера Европа и спутни­ки Сатурна Титан и Энцелад. Там могут быть водные океаны с при­годными для жизни областями типа «черных курильщиков», кото­рые не зависят от Солнца, пока существуют внутренние источники тепла. Кроме того, на холодной периферии планетной системы, за пределом классической зоны жизни, возможно наличие полностью хемотрофных форм жизни, получающих энергию от химических реакций, а не от солнечного излучения. При рассмотрении вопроса о жизни в других планетных системах нужно помнить о таких воз­можностях.

>

Второе, что необходимо для жизни, это защита от космическо­го вакуума и от потоков высокоэнергичных частиц и космических лучей. Защитой для жизни может стать твердая оболочка, напри­мер слой льда (как на Европе), или же атмосфера и магнитосфера (как на Земле). В связи с этим возникают интересные проблемы для планету звезд карликов спектрального класса М. Например, свети­мость красного карлика СНезе 581 настолько мала, что планета, что­бы оказаться в его зоне жизни, должна располагаться чрезвычайно близко от звезды. При столь малом расстоянии под влиянием при­ливного эффекта суточное вращение планеты синхронизируется с ее орбитальным движением, и поэтому она всегда окажется повернута к звезде одной своей стороной (как Луна к Земле). На противопо­ложной стороне планеты будет вечная ночь. На этой холодной сто­роне не слишком массивная атмосфера просто осядет в виде снега. Только толстая атмосфера с эффективной циркуляцией может спа­сти планету от гибели.

Спектральный тип звезды тоже имеет большое значение для развития жизни. Особенно важны три характеристики. Первая — это время пребывания звезды на главной последовательности. Звезды спектральных классов от О до А, проводящие на ней менее 2 млрд лет, не оставляют планете времени для того, чтобы жизнь смогла раз­виться до фотосинтеза. Вторая важная характеристика — ультрафио­летовый поток, губительный для жизни. Он особенно силен у звезд тех же спектральных классов. С другой стороны, планеты у карлика спектрального класса М имеют в своем распоряжении достаточно времени. Но если жизнь родилась на такой планете, то наряду с про­блемой синхронизации вращения из-за прилива может возникнуть и третья проблема, связанная с переменностью звезды. Карлики спектрального класса М, как правило, имеют активные хромосферы и демонстрируют частые вспышки.

>

Поэтому приемлемыми для жиз­ни остаются только звезды спектральных классов Р, С и К.

В нашей Галактике не все области одинаково хороши для жизни. В звездном гало и во внешних областях диска обилие металлов низ­кое, а значит, условия для формирования планет и появления жиз­ни на них неблагоприятные. Во внутренней части Галактики много молодых высокоэнергичных звезд. Там чаще происходят вспышки сверхновых и другие катастрофические явления. Это не препятству­ет формированию планет, но частые эпизоды частичного или пол­ного вымирания биосферы могут помешать нормальному развитию жизни.

Резюмируя, можно перечислить астрономические условия, которые, как мы полагаем, необходимы для жизни: температура, при которой может существовать жидкая вода; защита от вакуума и вредного излучения, а также звезда приемлемого спектрального класса, расположенная в том месте своей галактики, где достаточно много металлов и минимум катастрофических явлений.