Доказательства инопланетной жизни? Биосигнатуры на других планетах могут вводить в заблуждение

Недавнее исследование, проведенное под руководством астрофизика Никку Мадхусудхана из Кембриджского университета, предполагает, что ответ на этот вопрос может быть отрицательным. Исследование, основанное на наблюдениях космического телескопа НАСА «Джеймс Уэбб», указывает на наличие инопланетной жизни на K2-18b, далекой экзопланете, расположенной в 124 световых годах от Земли.

Исследователи нашли убедительные доказательства наличия в атмосфере планеты химического вещества под названием диметилсульфид (DMS). На Земле DMS вырабатывается только живыми организмами, поэтому он является убедительным признаком жизни, или «биосигнатурой».

Несмотря на то, что новые открытия попали в заголовки газет, изучение истории астробиологии показывает, что в прошлом подобные открытия были безрезультатными. Проблема отчасти теоретическая: у ученых и философов до сих пор нет согласованного определения того, что именно представляет собой жизнь.

Пристальный взгляд

В отличие от более старого телескопа «Хаббл», который вращался вокруг Земли, космический телескоп НАСА «Джеймс Уэбб» размещен на орбите вокруг Солнца. Благодаря этому он лучше видит объекты в дальнем космосе.

Когда далекие экзопланеты проходят перед звездой-хозяином, астрономы могут определить, какие химические вещества содержатся в их атмосферах, по характерным длинам волн, которые они оставляют в обнаруженном свете.

Поскольку точность этих показаний может варьироваться, ученые оценивают погрешность своих результатов, чтобы исключить случайность. Недавнее исследование K2-18b показало, что вероятность того, что показания были случайностью, составляет всего 0,3%, поэтому исследователи уверены в том, что обнаружили DMS.

На Земле DMS вырабатывается только жизнью, в основном водным фитопланктоном. Это делает его убедительной биосигнатурой.

Полученные данные согласуются с предположениями ученых о K2-18b. Считается, что на K2-18b есть богатая водородом атмосфера и поверхность, покрытая жидкой водой, и что этот мир является «гианским» (портманто от слов «водород» и «океан»). Эти условия благоприятны для жизни.

Значит ли это, что океаны K2-18b кишат внеземными микробами?

Некоторые эксперты не столь уверены. В беседе с New York Times ученый-планетолог Кристофер Глейн выразил сомнение в том, что исследование представляет собой «дымящийся пистолет». Опыт прошлого учит нас, что в астробиологии неокончательные выводы являются нормой.

Жизнь, какой мы ее не знаем

Астробиология берет свое начало в попытках объяснить, как зародилась жизнь на нашей планете.

В начале 1950-х годов эксперимент Миллера-Урея показал, что электрический ток может создавать органические соединения на основе предположительной реконструкции химического состава самых ранних океанов Земли, иногда называемого «первобытным супом».

Хотя эксперимент не дал никаких реальных указаний на то, как на самом деле развивалась жизнь, он оставил астробиологии основу для изучения химии инопланетных миров.

В 1975 году первые марсоходы — «Викинг-1» и «Викинг-2» — провели эксперименты с собранными образцами марсианской почвы. В одном из экспериментов питательные вещества, добавленные в образцы почвы, выделили углекислый газ, что свидетельствовало о том, что микробы переваривают питательные вещества.

Первоначальное волнение быстро рассеялось, поскольку другие тесты не смогли обнаружить органические соединения в почве. А более поздние исследования выявили правдоподобные небиологические объяснения углекислого газа.

Одно из объяснений указывает на минерал, в изобилии встречающийся на Марсе, под названием перхлорат. Взаимодействие между перхлоратом и космическими лучами могло привести к химическим реакциям, подобным тем, которые наблюдались в ходе испытаний «Викинга».

Неопределенность вносят и опасения, что приборы посадочных аппаратов были загрязнены на Земле.

В 1996 году команда НАСА объявила, что марсианский метеорит, обнаруженный в Антарктиде, содержит признаки прошлой инопланетной жизни. В образце ALH84001 были обнаружены органические углеводороды, а также кристаллы магнетита, расположенные в виде характерного узора, который на Земле может быть только биологическим.

Еще более наводящими на мысль были маленькие круглые структуры в породе, напоминающие окаменевшие бактерии. И снова более тщательный анализ привел к разочарованию. Для зерен магнетита и углеводородов были найдены небиологические объяснения, а ископаемые бактерии были признаны слишком маленькими, чтобы на них могла существовать жизнь.

Самое последнее сопоставимое открытие — обнаружение газа фосфина на Венере в 2020 году — также остается спорным. Фосфин считается биосигнатурой, поскольку на Земле он вырабатывается бактериями в среде с низким содержанием кислорода, в частности в пищеварительных трактах животных. Некоторые астрономы утверждают, что обнаруженный сигнал фосфина слишком слаб, или его можно отнести к неорганическим соединениям серы.

Каждый раз, когда обнаруживаются биосигнатуры, биологи сталкиваются с неоднозначным различием между жизнью и не-жизнью, а также с трудностью экстраполяции характеристик жизни на Земле на инопланетную среду.

Кэрол Клеланд, ведущий философ науки, назвала эту проблему поиском «жизни, какой мы ее не знаем».

Выходя за рамки химии

Мы все еще очень мало знаем о том, как зародилась жизнь на Земле. Поэтому трудно предположить, чего можно ожидать от примитивных форм жизни, которые могут существовать на Марсе или K2-18b.

Неизвестно, будут ли такие формы жизни вообще похожи на земные. Инопланетная жизнь может проявляться удивительным и неузнаваемым образом: в то время как жизнь на Земле основана на углероде, является клеточной и зависит от самовоспроизводящихся молекул, таких как ДНК, инопланетная форма жизни может выполнять те же функции с помощью совершенно незнакомых материалов и структур.

Наши знания об условиях окружающей среды на K2-18b также ограничены, поэтому трудно представить, какие приспособления могут понадобиться организму-гиганту, чтобы выжить там.

Химические биосигнатуры, полученные от жизни на Земле, похоже, могут оказаться неверным ориентиром.

Философы биологии утверждают, что общее определение жизни должно выходить за рамки химии. Согласно одной из точек зрения, жизнь определяется ее организацией, а не списком составляющих ее химических веществ: живые существа воплощают в себе некую самоорганизацию, способную автономно производить свои собственные части, поддерживать метаболизм и сохранять границу или мембрану, отделяющую внутреннее от внешнего.

Некоторые философы науки утверждают, что такое определение слишком неточно. В своих собственных исследованиях я утверждаю, что подобная обобщенность является сильной стороной: она помогает сохранить гибкость наших теорий и их применимость к новым условиям.

K2-18b может быть многообещающим кандидатом на выявление внеземной жизни. Но волнение по поводу биосигнатур, таких как DMS, скрывает более глубокие теоретические проблемы, которые также требуют решения.

Новые формы жизни в далеких, незнакомых средах могут быть обнаружены не так, как мы ожидаем. Философам и ученым придется вместе работать над нередуктивными описаниями живых процессов, чтобы, наткнувшись на инопланетную жизнь, мы не пропустили ее.

Кэмпбелл Райдер, кандидат философских наук, философия биологии, Сиднейский университет.