— Мы поговорим про астробиологию. Скорее, не про биологическую часть, а про астрономическую. Давайте разбираться, что такое астробиология. Почему она нам интересна?
— На самом деле один из капитальных вопросов, которые всегда стояли и перед учеными, и перед человечеством, — это вопрос о том, одиноки ли мы во Вселенной. Он занимает человеческие умы уже на протяжении не одного столетия. Но развитие астрономии, астрофизики, астрохимии теперь позволяет нам попытаться дать на этот вопрос какой-то более или менее обоснованный научный ответ. Вообще, с началом космической эры интерес к возможным контактам с внеземными цивилизациями очень вырос.
Можно поставить вопрос о том, существует ли где-то во Вселенной просто жизнь. Необязательно разумная. В конце концов, на Земле разумом обладает ничтожная доля биомассы. Было бы гораздо проще на Земле искать жизнь неразумную. И теперь, когда биологи очень много сделали для того, чтобы, конечно, не до конца, но все-таки прояснить проблему происхождения жизни на Земле, астрономы со своей стороны получили очень много информации относительно того, насколько мы можем надеяться встретить в космосе такие же условия. Так возникла синтетическая научная дисциплина — астробиология. Это не есть наука в строгом смысле этого слова, которая имеет определенный предмет изучения. Это синтетическая дисциплина, которая включает в себя и планетологию, и исследование физики межзвездной среды, и образование планет, и звездную эволюцию, — это только если говорить о ее астрономической части.
А существует еще и колоссальная биологическая часть, где, например, последние годы, десятилетия очень много выяснилось о том, насколько неприхотлива жизнь оказывается к различным условиям обитания. То есть для нас, для людей, допустимы тоже достаточно широкие условия. От минус тридцати до плюс тридцати мы как-то худо-бедно существуем. Микроорганизмы же могут существовать и при очень низких температурах, и при очень высоких температурах, при высокой солености, при высокой кислотности. И те условия, в которых мы находим жизнь на Земле, все ближе приближаются к условиям на других телах Солнечной системы. То есть, например, можно помечтать о том, что те организмы, которые живут в холодных условиях на Земле, напоминают то, что могло бы обитать на Марсе. Не высокоразвитая цивилизация, но какие-то микроорганизмы. И это еще одно место, где интересы астрономии и биологии смыкаются друг с другом. Мы в последнее время, начиная с 1995 года, получаем огромное количество информации о распространенности планетных систем за пределами Солнечной системы. И, хотя все еще не найдена, образно говоря, вторая Земля, мы на пути к этому. И понятно, что, конечно, планетные системы оказались существенно более разнообразными, чем мы могли предполагать до того, как начали их изучать. И очень разнообразны орбиты, массы планет, которые не встречаются в Солнечной системе. И это тоже позволило в определенном смысле шире взглянуть на проблему происхождения и возможной эволюции жизни. То есть теперь мы знаем, что природа предоставляет очень широкий набор условий для того, чтобы происходила, скажем так, сложная химическая эволюция.
И еще одно важное открытие, которое имеет астрономическое начало, а потом, как оказалось, и биологический выход, — это исследование молекулярного состава межзвездной среды. Допустим, в 30–40-е годы XX века с удивлением было воспринято открытие в межзвездной среде двухатомных молекул. Как так — межзвездная среда, низкая плотность, жесткое излучение, какие молекулы? Там одни ионы должны быть. А там оказались молекулы — простые CN, CH, CH+. Теперь же мы, в общем, видим, что молекулярный синтез в межзвездной среде, то есть еще до образования звезды, до образования планетной системы, проходит очень большой путь, который приводит к образованию большого количества органических молекул в межзвездной среде. Еще не было Солнца, еще не было Земли, не было планетной системы, а в том веществе, из которого это потом образовалось, уже было полно органики, причем очень и очень сложной. И эта органика потом могла каким-то образом, вероятно, попасть на Землю и, возможно, принимать участие в зарождении жизни на нашей планете, а может быть, и не только на нашей планете.
— А кто все-таки становится инициатором? Это запрос астрофизиков к биологам: помогите нам объяснить особенности этого пространства? Или биологи лезут в изучение живого в неких экстремальных состояниях и для этого обращаются к астрофизикам — помогите нам смоделировать, как это возможно? Откуда рождается вообще этот интерес?
— Я дам несколько ответов, включая циничный. Всем ученым фундаментального толка приходится время от времени объяснять необходимость своего существования. Существует огромное количество вопросов, связанных со звездной эволюцией, с поздними стадиями эволюции звезд, с черными дырами, которые достаточно сложно объяснить налогоплательщику, человеку, который платит за это все и который должен по-честному понимать, за что он отдает свои деньги. Поэтому очень хорошо, что существуют некоторые темы, которые, помимо сугубой научности, имеют и общечеловеческий интерес, мировоззренческое значение. Как я сам для себя формулирую, мы пытаемся ответить на вопрос «Откуда мы пришли?». Тем самым, может быть, понимая, куда мы направляемся. То есть, если цинично выразить, это вопрос финансирования. Астробиология интересна, научна и хорошо продается. Если говорить более серьезно, то пусть меня биологи простят, но я думаю, что в этой проблеме интерес биологов к астрономам все-таки больше, чем астрономов к биологам. И причина совершенно понятна. Все-таки жизнь, зарождение жизни — это биология. Это не астрономия. Для астрономии это побочный продукт, который вдруг появился, вдруг оказался очень объемным, очень обширным. И вдруг оказалось, что он имеет не только астрономическое значение. Но в астрономии, в астрохимии мы, конечно, к жизни близко не подходим. И вся проблематика, которая связана все-таки с зарождением жизни, — это чисто биологический интерес, в разрешении которого астрономы могут только помогать, но, конечно, не могут делать никаких решающих вкладов.
— Можно как-то проследить эволюцию открытий или каких-то появлений новых идей в астробиологии? Вот вы сказали про 30–40-е годы, когда усложнилось понимание межзвездного пространства. Что происходило дальше? В какой момент можно говорить об астробиологии уже как о некой самостоятельной дисциплине?
— Вообще, я подозреваю, что термин «астробиология» первым применил наш соотечественник астроном Тихов, для которого он имел совершенно конкретное значение. Тихов и его ученики абсолютно не сомневались в том, что на Марсе присутствует растительность. И термин «астробиология» использовался для обозначения науки о марсианской растительности и, может быть, о растительности на других телах Солнечной системы. При этом они не задавались вопросом, есть она или нет. Они знали, что есть, и их интересовали только свойства того, что растет на Марсе. Тихов обычно связывается с термином «астроботаника», но слово «астробиология» он тоже использовал, даже написал книгу с таким названием.
— При этом он был астрономом. Не ботаником, не биологом.
— Да. Но он тоже тесно контактировал и с биологами, и с ботаниками. Междисциплинарность проявилась даже тогда на таком, да простит меня Тихов, достаточно примитивном уровне, идеалистическом, патетическом. Но Марс оказался полнейшим разочарованием. Никакой растительности, никаких каналов, никакой воды, по крайней мере, на настоящем. И на какое-то время, можно сказать, интерес перешел в область контактов с внеземными цивилизациями. То есть найти мы, скорее всего, пока что ничего не можем, но, может быть, оно как-то само на голову свалится. Или, может быть, мы как-то пошлем сообщение, и они на него откликнутся. И когда люди пытались ответить на вопрос о вероятности того, что-либо мы увидим кого-то, либо кто-то увидит нас, появилась так называемая формула Дрейка. С ее помощью люди пытались оценивать количество обитаемых планет, по крайней мере, в нашей Галактике. Эта формула состоит из нескольких коэффициентов, значения которых в середине ХХ века были по большей части неизвестны. В общем, оставалось только надеяться. Потом коэффициенты в формуле Дрейка, описывающие количество планет, пригодных для жизни, начали наполняться конкретным содержанием. И, с одной стороны, развитие астрохимии, с другой стороны, открытие внесолнечных планетных систем стало очень важным стимулом в 1995 году. В общем, сочетание этих факторов показало, что, во-первых, мы можем начать оценивать эти коэффициенты. Мы начинаем получать конкретную информацию о том, как часто в нашей галактике могут формироваться условия для появления жизни. И в это время начала формироваться астробиология в ее современном смысле. Кстати, у нее есть разные названия, не только астробиология. Иногда ее называют еще экзобиология, ксенобиология. Международный астрономический союз, официальный астрономический орган, почему-то упорно именует ее биоастрономией. Можно в этом усмотреть какую-то расстановку приоритетов. Есть биология и к ней еще какая-то приставка «астро» или есть астрономия и к ней еще есть приставка «био». Но я все-таки думаю, что это астробиология, потому что основные выводы должны оставаться за биологами.
— Насколько легко вообще осуществляется союз биологов и астрономов?
— Синтез, конечно, трудный. Если говорить о союзе астрономии и биологии, это не означает, что все астрономы становятся союзниками со всеми биологами. У биологов огромнейший круг интересов, и у астрономов огромнейший круг интересов. И союз возникает там, когда оказывается, что представители какой-то определенной группы астрономов начинают говорить на том же языке, что и представители определенного направления в биологии. Вот я сам занимаюсь астрохимией, и для меня это выразилось в том, что в последнее время, разговаривая о собственном предмете, я вынужден использовать названия органических молекул. Открывать опять учебник органической химии для 10 класса и учить все эти ацетальдегиды, этиленгликоли и прочее. Чего, в общем, еще лет 5 назад мне совершенно не нужно было делать.
— Но это область научной специализации или есть реальная потребность в том, чтобы готовить астробиологов или биоастрономов?
— Я затрудняюсь ответить на этот вопрос. У нас в России имеются некоторые планы создания специализаций типа астробиологии. В МГУ собираются делать такую специализацию. Были разговоры о том, чтобы сделать кафедру астробиологии в Уральском федеральном университете. Но, по крайней мере, у нас, я думаю, этот союз еще окончательно не сформировался. Хотя, конечно, первичные контакты уже есть.
— Это, по сути, означает, что каждый раз биологу, который приходит в это пространство, нужно что-то учить, или как-то доучиваться, или переучиваться. И наоборот, астрофизику нужно разбираться в особенностях органической химии, в особенностях биологии и так далее.
— Я опять попрошу прощения у биологов, но все-таки здесь, я думаю, основной интерес у биологов. Потому что исследование Солнечной системы, хотя бы ближайших к нам тел, метеоритов, комет и так далее, показывает, что в этих астрономических телах есть некие вещества, которые могут быть интересны биологу. Для астронома это побочный продукт. То есть можно заниматься астрономией, можно заниматься астрохимией, при этом нужно в голове освежать или снова изучать органическую химию, но можно обходиться без биологии.
— Какие основные вопросы? Есть ли жизнь на Марсе? Нет ли жизни на Марсе? С этим наука вроде уже разобралась?
— Нет. Это науке не известно. Тут ничего не изменилось со времен «Карнавальной ночи».
— Но это вопрос тогда о том, что значит жизнь? Или о том, как определить живое?
— Вот тут среди тех контактов с биологами, которые были и у меня, я вынес одну замечательную мысль, которую высказал Алексей Юрьевич Розанов, академик-секретарь отделения биологических наук Российской академии наук. Он сказал: «Мы не будем заниматься поисками ответа на вопрос „Что такое жизнь?“, потому что поисками ответов на этот вопрос можно заниматься постоянно, не найти никакого ответа, полностью похоронить себя в этом вопросе». И такое положение дел, в общем, иногда вызывает саркастические замечания в адрес астробиологии: «А что вы изучаете-то, ребята? Как вы можете изучать зарождение жизни, если вы не знаете, что это такое?»
— Как определить?
— Как определить, да. Мы что-то ищем на других телах Солнечной системы, в межзвездном пространстве, на других планетах, а что? Что мы хотим увидеть конкретно? Время покажет. Время покажет, что такое жизнь. Биологи приближаются с одной стороны, мы приближаемся с другой стороны. Промежуток пока большой, но он постепенно сокращается. Может быть, когда-нибудь сомкнется.
— Что является неким непреложным фактом астробиологии сегодня? Что за последние несколько десятков лет мы узнали о живом во Вселенной, от чего, в общем, уже отказаться вряд ли получится?
— О живом во Вселенной мы нового не узнали ничего. И по сей день нам достоверно известно единственное небесное тело, на котором существует жизнь, — это Земля. Существуют некоторые результаты обнаружения в метеоритах некоторых структур, похожих на ископаемые останки микроорганизмов. Про это делали сообщение и наши ученые, биологи. Более раскрученной оказалась история с остатками микроорганизмов в марсианском метеорите. Но, к сожалению, ни в том, ни в другом случае авторам как-то убедить научное сообщество широко в этом не удалось.
— Что конкретно имеется в виду?
— В некоторых метеоритах обнаруживаются достаточно сложные структуры, которые похожи по внешнему виду, по минеральному составу на структуры, которые на Земле образуются в результате деятельности живых организмов, либо являются какими-то окаменевшими остовами. Но возражение такое, что внешнее сходство еще не является признаком реального родства. Всегда оказываются какие-то возражения, что такая же структура может возникнуть небиологическим путем. А вопрос обнаружения внеземной жизни все-таки очень серьезный, и, как говорится, чрезвычайные утверждения требуют чрезвычайных доказательств. И одного только внешнего сходства, оказывается, недостаточно для того, чтобы всем принять это открытие.
— Нужно еще доказать, что-то, что мы обнаружили, имеет внеземное происхождение. Или это, в общем, не вызывает никаких сомнений?
— Это не вызывает сомнений, потому что в случае марсианского метеорита, например, он пролежал в Антарктиде, в очень холодной местности. Там просто крайне мала вероятность того, что он заразится какими-то земными останками. И на самом деле там все делается чисто, и, конечно, вопрос о земном загрязнении рассматривается в первую очередь. Так что тут все хорошо.
— Хорошо. А какие еще у нас есть методы? Значит, у нас есть метеориты, для того чтобы изучать или пытаться найти какие-то доказательства существования живого за пределами планеты Земля. Что еще мы можем сделать?
— Большие надежды возлагаются на спектральный анализ, потому что, по большому счету, возложить их больше не на что. На той единственной планете, о которой мы достоверно знаем, что на ней существует жизнь, присутствуют некоторые признаки, однозначно связанные с существованием живых существ. Обычно три основных признака: кислородная атмосфера, наличие метана в атмосфере и так называемый красный край — резкое повышение отражательной способности той части поверхности, которая занята растительностью, в инфракрасном диапазоне, точнее, на длинах волн больше 700 нанометров. Если в атмосфере планеты присутствуют соединения, о которых я говорил, в первую очередь метан и молекулярный кислород, причем их содержание не соответствует равновесному содержанию, то это говорит о том, что в атмосфере происходят какие-то процессы, которые поддерживают ее химический состав в неравновесных пропорциях. Эти процессы, на Земле по крайней мере, связаны с наличием жизни. Конечно, нельзя уверено сказать, что невозможны никакие другие процессы. Но, по крайней мере, сейчас, когда люди строят планы спектрального обнаружения признаков жизни, они в основном ориентируются именно на эти соединения — на кислород, на метан и на обнаружение красного края, который на Земле связан с наличием растительности. Неоднократно уже предпринимались исследования в рамках такой проблематики — Земля как экзопланета. Давайте попробуем обнаружить жизнь на Земле. Мы знаем, что она есть. Давайте мы будем из космоса наблюдать Землю и попробуем увидеть жизнь на Земле. Такие попытки предпринимались. Например, когда летел к Юпитеру зонд «Галилео» в начале 1990-х годов. С его помощью наблюдалась Земля, и в 1993 году была опубликована работа, первым автором которой был Карл Саган — известный американский астрофизик, популяризатор науки, — о том, что, действительно, «Галилео» обнаружил в спектре Земли все три необходимых признака. То есть мы знаем, что эти газы содержатся в атмосфере Земли, но они еще и, оказывается, могут быть обнаружены извне. Осталось дело за малым: теперь найти это на какой-нибудь еще планете.
— Насколько вообще реально этим методом померить жизнь или найти жизнь на других планетах? Учитывая, что экзопланеты не так легко увидеть.
— По крайней мере, спектральные исследования Земли, которые проводятся в рамках этой проблемы, показывают, что в принципе это возможно. Спектральный анализ действительно дает положительный ответ на вопрос о жизни на Земле. Конечно, мы всегда находимся в узах так называемого земного шовинизма: мы ищем жизнь, химически идентичную той, что имеется на Земле. Насколько возможны отклонения от нашей земной нормы, мы, в общем, пока уверенно сказать не можем. Поэтому отсутствие тех признаков, которые мы обнаруживаем на Земле, все-таки не будет являться доказательством отсутствия жизни. Отсутствие доказательств не является доказательством отсутствия. Но, если уж мы это найдем, тогда у нас будет все гораздо оптимистичнее. Даже с Землей это сделать не так просто. Нужно либо иметь космический аппарат, который ее наблюдает с большого расстояния, либо использовать для этих целей, например, пепельный свет Луны. Пепельный свет Луны — это отраженный свет Земли. Можно исследовать его спектр и в нем искать эти признаки. В случае с Землей у нас проблема в том, что Земля слишком яркая. Нам надо как-то ослабить ее свет. С экзопланетами проблема другая: они очень тусклые, а спектральный анализ требует много света. Тут уже не обойтись просто фотографией, которая будет свидетельствовать о том, что эта планета существует. Нет, света надо много, потому что его надо разложить в спектр, и на каждой длине волны его должно быть достаточно для того, чтобы мы там что-то увидели. Поэтому исследования спектров экзопланет с точки зрения жизни — это задача для больших телескопов. Тем или иным способом определены общие черты химического состава атмосфер уже, наверное, где-то десятка внесолнечных планет. Но это все планеты, которые нам с точки зрения жизни не интересны. Это либо горячие юпитеры, либо очень массивные планеты-гиганты. Химические соединения, которые там находятся, интересны с астрономической точки зрения, но ничего не говорят с точки зрения биологии. С точки зрения астробиологии надо наблюдать планеты, подобные Земле, маленькие и тусклые. Есть надежда, что такие спектры удастся получать при помощи телескопов следующего поколения. Сейчас в мире есть несколько проектов создания телескопов с очень большими зеркалами в десятки метров. Скажем, от 30 до 40 метров. Вот у них в списках задач значатся подобные проблемы.
— То есть пока текущих инструментов для полноценной астробиологической работы недостаточно?
— С астрономической точки зрения получается огромное количество информации, которая тоже, в общем, имеет определенный смысл и для человечества. Потому что мы получаем доступ к очень разным климатическим системам, что поможет нам разобраться с земным климатом. И нам всегда полезно знать, как ведет себя атмосфера в разных условиях. И изучение экзопланет нам позволяет очень сильно расширить этот диапазон условий, в которых мы можем изучать поведение атмосфер. То есть косвенный интерес для человечества тут есть, но астробиологического нет.
— А почему все-таки не известно, есть ли жизнь на Марсе?
— Его загадочное свойство состоит в том, что он далеко не всегда был таким, каким мы наблюдаем его сейчас. Сейчас Марс — это тело, представить себе жизнь на котором достаточно затруднительно: очень разреженная атмосфера, очень низкие температуры во все времена года. Условия, которые с точки зрения земного шовинизма для жизни абсолютно неприемлемы. На Земле среди самых крутых экстремофильных организмов нет существ, которые могли бы обитать на поверхности Марса. Но Марс не всегда был таким, он начинался как более теплая планета. Планета с водоемами, с реками, возможно, со стоячими водоемами, озерами, может быть, даже с океаном. Озера и океан были наполнены пресной водой, как сейчас указывают исследования при помощи марсоходов. У Марса, соответственно, была более плотная атмосфера, которая позволяла всему этому существовать. То есть на раннем этапе мы можем себе представить, что какие-то первые шаги жизнь на Марсе могла сделать. То, что я говорю, — это совершеннейшая фантастика, которая не подтверждена никакими данными. Но почему не представить себе, что жизнь ушла куда-то под поверхность планеты? Жизни сложно зародиться, но, когда она зарождается, ее довольно затруднительно вывести. В частности, нашими биологами проводились эксперименты по пребыванию живых существ — и одноклеточных, и многоклеточных — в открытом космосе. Они там, в общем, спокойно выживают, хотя зародиться там они не могут. Но выжить жизнь способна в очень экстремальных условиях. Если на Марсе жизнь оказалась способна уйти под поверхность, то, может быть, она каким-то образом смогла там сохраниться и до настоящего времени. Узнать об этом нам будет крайне затруднительно, потому что надо туда лететь, надо копать. Причем не совсем понятно, где. Если мы в одном месте выроем и ничего не найдем, это не будет означать ничего.
