Обнаружение внеземной жизни и последствия для науки и общества

SUPA, Университет Сент-Эндрюса, школа физики и астрономии, North Haugh, St Andrews KY16 9SS, UK

Джон Зарнеки

Научно-исследовательский институт планетарных и космических наук (PSSRI), Открытый университет, Уолтон-Холл, Милтон-Кейнс MK7 6AA, Великобритания

SUPA, Университет Сент-Эндрюса, школа физики и астрономии, North Haugh, St Andrews KY16 9SS, UK

Джон Зарнеки

Научно-исследовательский институт планетарных и космических наук (PSSRI), Открытый университет, Уолтон-Холл, Милтон-Кейнс MK7 6AA, Великобритания

Реферат

Астрономы теперь могут обнаруживать планеты, вращающиеся вокруг звезд, отличных от Солнца, где может существовать жизнь,и живые поколения могли видеть признаки внеземной жизни, обнаруживаемой. Если окажется, что мы не одиноки во Вселенной, это существенно повлияет на то, как человечество понимает себя—и мы должны быть готовы к последствиям. Дискуссионное совещание, состоявшееся в Королевском обществе в Лондоне, 6-9 Карлтон-Хаус-террас, 25-26 января 2010 года, было посвящено не только научной, но и общественной повестке дня, с докладами, охватывающими большое разнообразие тем.

1. Поиски для исследования

Тонкий слой вокруг поверхности Земли кишит жизнью огромного разнообразия: от микроорганизмов до растений и животных,и даже разумных видов. До сих пор, это единственный известный образец жизни во Вселенной. Однако наблюдение за точками света на ночном небе, вероятно, всегда вдохновляло людей на размышления о существовании других миров. Поэтому неудивительно, что существует долгая история размышлений о таком предложении (например,). Несмотря на то, что нетрудно представить себе, что звезды, отличные от Солнца, также будут содержать планеты, спекуляции превратились в доказательства только относительно недавно: в 1992 году была обнаружена первая планета вокруг особого типа звездного остатка, а именно пульсаров, а в 1995 году было сообщено о первом обнаружении планеты вокруг звезды аналогичного состава Солнцу, а именно 51 Peg b. Об огромном прогрессе в этой области свидетельствует тот факт, что по состоянию на 1 июня 2010 года известно более 450 внепланетных планет1. Хотя большинство из них-газовые гиганты, такие как Юпитер и Сатурн, некоторые впечатляющие открытия около 20 планет с менее чем 10 земными массами (например,) уже показали, что скалистые планеты с условиями, считающимися подходящими для жизни, вероятно, довольно распространены. Поэтому открытие истинного родственника нашей родной планеты, по-видимому, остается лишь вопросом времени (ср.).

Активные поиски внеземных планет открыли новую главу в книге поисков внеземной жизни. Это была уже активная область науки с исследованием Солнечной системы с помощью космических зондов, которые дали начало «космической эре» с 1957 года, когда был запущен Спутник-1, первый искусственный спутник Земли. Современные технологии позволяют нам высаживать роботизированную химическую лабораторию на другие тела Солнечной системы или возвращать образцы на Землю, причем последние имеют преимущество в том, что могут адаптировать стратегии анализа к неожиданным результатам. Исходя из нашего нынешнего понимания, Марс, Европа, Энцелад и, если мы рассматриваем жизнь, основанную на жидкости, отличной от воды, Титан являются наиболее перспективными местами для поиска признаков жизни (ср.). Прямой поиск жизни на Марсе, а не поиск доказательств из ископаемых, был осуществлен еще в 1976 году с двумя Викинг посадочный модуль. Однако исход этих экспериментов до сих пор остается предметом неразрешенных споров (ср.). Дальнейшую возможность найти инопланетные формы жизни дает изучение метеоритов, найденных на Земле (ср.), где в настоящее время хорошо установлено, что некоторые из них происходят с Марса. Однако обмен биологическим материалом между телами Солнечной системы может также означать, что такая жизнь не отличается от нашей, а скорее имеет общее происхождение.

Лишь вскоре после наступления космической эры было предложено использовать радиотелескопы для поиска сигналов, поступающих от внеземных цивилизаций, в то время как самостоятельная подготовка к такому эксперименту, «проекту Озма», уже велась. Это ознаменовало рождение научного предприятия, известного как «поиск внеземного разума» или «SETI» для краткости (например,).

Исследование неизвестного, используя ранее недоступную технологию, привело к «векам удивления», где преобладающие концепции были оспорены и появились новые идеи и понимание. Изучение происхождения, эволюции, распространения и будущего жизни во Вселенной, для которого был придуман термин «астробиология» (вслед за ранее использовавшейся «экзобиологией»), играет решающую роль в продолжающейся эпохе Просвещения.

2. Универсальность или уникальность?

Мы с готовностью признаем, что понятия физики и химии применимы во всем космосе и действительны для всех времен, но не должно ли это заставить нас задуматься, является ли биология также универсальной, а не просто специальной особенностью, которая применима только к планете Земля?

На самом деле нет недостатка в строительных блоках жизни; число молекул, фундаментальных для биохимии Земли, которые уже были найдены в межзвездной среде, планетных атмосферах и на поверхности комет, астероидов, метеоритов и межпланетных пылевых частиц, удивительно велико. Гигантские «фабрики», где синтезируются сложные молекулы, по-видимому, делают углеродистые соединения повсеместными во Вселенной (ср.).

Однако мы остаемся с фундаментальным пробелом в понимании как раз в том месте, где молекулы становятся «живыми». Тем не менее, было высказано предположение, что жизнь, сходная с земной в своей биохимии, является космическим императивом, вытекающим из детерминированной и воспроизводимой природы химии в данных условиях окружающей среды и воспроизводимости оптимизации путем отбора из большого числа вариантов. Последнее сильно подтверждается наблюдаемой эволюционной конвергенцией в биологической истории Земли, но нельзя с уверенностью исключать, что наше существование-это случайность, возникающая из крайне маловероятного случайного события (ср.).

Убедительным аргументом в пользу того, что генезис жизни является «космическим императивом», было бы обнаружение на Земле «теневой биосферы» с отчетливым «древом жизни».

Поэтому, если существуют инопланетные цивилизации на сопоставимой стадии эволюции, можно ожидать, что они не так уж сильно отличаются от наших (ср.). Однако, когда Солнце находится примерно на полпути к своей жизни в качестве звезды главной последовательности, с оставшимися примерно 4,5 миллиардами лет, эта «сравнимая стадия» может представлять собой довольно короткий переходный эпизод, и продвинутая внеземная жизнь может быть непостижима для нас в своей сложности, как и человеческая жизнь для амеб.

3. Наш недостаток знаний и возникающие проблемы

Современное состояние изучения жизни во Вселенной ставит перед нами множество вопросов, пересекающих различные традиционные области науки, оставляя нас почти без ответов. Присущая нам междисциплинарность не вызывает удивления, когда мы осознаем, что исследуем самих себя, свое происхождение и будущее, свою роль в космосе.

Наше невежество наиболее точно выражено уравнением Дрейка

Предположим, что жизнь за пределами Земли действительно существует. Чтобы обнаружить его, мы сталкиваемся с существенными трудностями при определении его характеристик и при отборе сигнатур, которые, безусловно, несовместимы с абиогенным происхождением. Органические молекулы с углеродным скелетом, устойчивые в геологических временных масштабах, образуют «химические окаменелости», которые составляют раннюю летопись жизни на Земле. Кроме того, измеренные соотношения изотопов углерода в осадочных породах позволяют предположить наличие микробной жизни уже 3,8 миллиарда лет назад (; ср.). Однако для определения того, действительно ли жизнь «чужеродна», то есть принадлежит к «Древу жизни», отличному от Древа Жизни на земле, необходим биологический материал. Эволюционный отбор, вероятно, приведет к использованию набора основных органических молекул, но это является предметом споров, Существует ли сильная эволюционная конвергенция либо к одному и тому же оптимуму, либо таким образом, что процесс естественного отбора всегда приводит к одному и тому же глобальному оптимуму для всех сред, в которых может развиваться жизнь, или же слабая эволюционная конвергенция объясняет возможность получения различных оптимумов для реализации жизни или ее особенностей. Поразительно, что система жизни, основанная на молекулах прямо противоположной хиральности, но в остальном идентичных тем, которые образуют строительные блоки для жизни, известной на Земле, представляется жизнеспособной отличительной альтернативой (ср.).

Из огромного количества мест во Вселенной, где можно искать жизнь, что должно руководить нашими поисками? Не имея никакого другого объяснения жизни, кроме земной, и не понимая свойств и предпочтительных условий жизни, как мы ее не знаем, легко склоняешься к нулевой гипотезе, что эффективный поиск должен быть ориентирован на набор условий, определяемых разнообразием земных форм жизни. Поэтому широко распространенной стратегией является поиск жидководных сред обитания, учитывая, что земная биохимия опирается на жидкую воду в качестве растворителя (ср.). Более того, учитывая требования метаболизма, энергия является более универсальным императивом для жизни, обеспечивая дополнительный критерий для сужения поисков и открывая возможность выйти далеко за пределы характеристик, которые могут быть специфичными для жизни, как мы ее знаем. В то время как именно порфириновое ядро, Центральное в структуре хлорофилла, проложило путь для использования химических ископаемых в качестве биомаркеров (; ср.), даже до эпохи фотосинтеза жизнь, возможно, жила за счет источников энергии, связанных в горных породах, таких как железо. Не только наличие воды или энергии, но и Кинетика водных потоков является решающим критерием успеха таких процессов (ср.).

Земля не только изначально обеспечила среду для развития жизни, но и образовавшиеся в результате этого живые организмы впоследствии сформировали планету. В частности, большое обилие кислорода в атмосфере Земли является результатом биогенного фотосинтеза. Такие механизмы обратной связи породили идею описания биосферы Земли, атмосферы, океанов и почвы как сложной сущности в том, что называется «теорией геи». Фактически, он возник из мыслей о простых сигнатурах жизни на другой планете, и учитывая, что планеты за пределами Солнечной системы не могут быть исследованы космическими аппаратами, измерения обилия молекул в атмосфере планеты из связанных спектральных признаков для построения биосигнала являются очень ограниченными «битами и кусочками» информации, на основе которых мы можем сделать выводы о жизни. Такие усилия знаменуют собой одну из величайших задач, когда-либо предпринимавшихся в наблюдательной астрономии (ср.).

4. Социальная значимость и политические действия

Обнаружение и дальнейшее изучение внеземной жизни в корне изменит наше представление о природе, включая нас самих, и поэтому область астробиологии вряд ли может быть изолирована от ее социального контекста, включая философские, этические и теологические перспективы (ср.).

С учетом того, что обнаружение внеземной жизни технически осуществимо, необходимо решить вопрос о том, побуждают ли нас воспринимаемые социальные блага искать ее, или же такая попытка может скорее оказаться угрозой нашему собственному существованию (ср.). Смоделированный по Туринской шкале для предсказаний столкновения астероидов / комет и Рио-де-Жанейрской шкале для предполагаемого открытия внеземного разума, индекс Лондонской шкалы (LSI) со значениями в диапазоне от 0 до 10 вместе с независимо оцененным уровнем риска или биологической опасности обеспечивает оценку научной значимости, обоснованности и потенциальных рисков, связанных с предполагаемыми доказательствами внеземной жизни, обнаруженной на Земле, на близлежащих телах в Солнечной системе или в нашей Галактике.

Различные сценарии встреч с внеземной жизнью уже были описаны в научно-фантастической литературе и фильмах, некоторые из них были более научными, другие-более вымышленными (ср.). Однако воображение нельзя недооценивать как ценное средство продвижения знаний к новым рубежам, и оно вовсе не является ненаучным понятием. Ценно также, что широкой общественности была предоставлена возможность поразмышлять на эту тему. Аналогичным образом, ученые, участвующие в соответствующих исследованиях, сами должны взаимодействовать с журналистами и общественностью (ср.). Сообщения средств массовой информации и блоги, обсуждающие внеземную жизнь, в том числе те, которые относятся к этой самой дискуссионной встрече Королевского общества, также предоставляют некоторые доказательства общественного мнения и реакции, которые можно ожидать.

Если данные отсутствуют или неоднозначны, мы склонны спорить, отступая к аналогиям или теориям об универсалиях. Исторические примеры, однако, должны быть хорошо поняты, прежде чем они могут служить руководством, что подтверждается тем фактом, что история полна неверных толкований и неверных представлений о самой себе (ср.). Вместо вторжения инопланетян на Землю, наиболее вероятные сценарии обнаружения будут включать микробные организмы и / или внеземную жизнь на безопасном расстоянии, которое предотвращает физический контакт. Что касается изучения других форм жизни, то любая Применяемая стратегия должна исключать биологическое загрязнение-не только для того, чтобы защитить себя, но и для того, чтобы сохранить любую чужеродную жизнь, обнаруженную в рамках общей приверженности увеличению богатства и разнообразия жизни во Вселенной. Для таких сценариев с хорошо сдержанными рисками доминирующей реакцией человека вряд ли будет страх и столпотворение. Человеческие представления и представления о чужой жизни будут не только вытекать из науки, но, учитывая, что человечество-это нечто большее, чем просто совокупность логики и фактов, на них будут сильно влиять культурные и психологические факторы. Поэтому реакции не обязательно будут однородными, и реальность может бросить вызов общим мифам. Некоторые считают, что установление факта существования внеземной жизни вызовет кризис для некоторых религиозных конфессий. Опрос, однако, показывает, что последователи всех основных религиозных конфессий, а также атеисты заявляют, что это не будет проблемой для их собственных убеждений.

Хотя ученые обязаны оценивать выгоды и риски, связанные с их исследованиями, политическая ответственность за решения, возникающие после обнаружения внеземной жизни, не может и не должна лежать на них. Любое такое решение потребует широкого общественного диалога и надлежащего политического мандата. Если будет обнаружена внеземная жизнь, то уже должна быть выработана скоординированная реакция, учитывающая все связанные с ней факторы чувствительности. В 1989 году Международная академия астронавтики (МАА) одобрила протокол SETI post-detection protocol, который был разработан одним из ее комитетов. Несмотря на то, что впоследствии он был одобрен международным институтом космического права (МИКП), Комитетом по космическим исследованиям (КОСПАР) Международного совета по науке (МСНС), Международным астрономическим союзом (МАС) и Международным союзом Радионауки (урси), процедуры, изложенные в этом документе, не имеют юридической силы. Если он останется добровольным кодексом практики, то, вероятно, будет проигнорирован в том случае, если он будет применяться. Возникнет ли вообще подходящий процесс, основанный на экспертных советах правильных и ответственных ученых,или интересы власти и оппортунизма скорее всего создадут сцену (ср.)? Отсутствие координации можно избежать, создав всеобъемлющую основу для подлинно глобальных усилий, управляемых международным политически легитимным органом. Форумы Организации Объединенных Наций представляют собой готовый механизм координации. Государствам-членам Комитета по использованию космического пространства в мирных целях (КОПУОС) необходимо будет включить в повестку дня «надземные вопросы», с тем чтобы довести ее до сведения Генеральной Ассамблеи с целью создания структур, аналогичных тем, которые были созданы для борьбы с угрозами, возникающими в результате потенциального воздействия на объекты, сближающиеся с Землей.

5. Перспективы

До сих пор нет никаких научных доказательств существования жизни за пределами Земли или против нее. Все рассуждения о том, является ли жизнь общей и универсальной или мы живем в уникальном месте в космосе, скорее основаны на философских убеждениях и предположениях. Следовательно, невозможно предсказать результаты поисков внеземной жизни. Это, однако, несомненно побуждает научный императив проверить гипотезу.

В 2010 году исполняется 50 лет со дня первого поиска радиосигналов, поступающих из других цивилизаций, что было удивительно оптимистичным шагом в 1960 году, особенно учитывая, что до сих пор все эксперименты SETI давали отрицательный результат. Однако нужно понимать, что они исследовали только наши окрестности, удаленные примерно на 200 световых лет, в то время как центр Млечного Пути находится на расстоянии 25 000 световых лет от нас. И даже если в Млечном Пути нет другой разумной жизни, она все равно может быть размещена в другой из оставшихся сотен миллиардов других галактик.

В настоящее время на чертежной доске или уже ведутся передовые работы по дальнейшему исследованию Солнечной системы и поиску биомаркеров в атмосферах внеземных планет, в то время как поиски сигналов внеземного разума вступают в новую эру с развертыванием следующего поколения радиотелескопов.

Изучение и понимание жизни во Вселенной охватывает многие, если не все, фундаментальные вопросы биологии, физики и химии, а также философии, психологии, религии и того, как люди взаимодействуют со своим окружением и друг с другом. В то время как мы не можем быть готовы к непредсказуемому, тщательная разработка общественной повестки дня наряду с научной повесткой дня для поиска жизни в другом месте становится обязательной.

Часто вещи видны только в правильном контексте, если наблюдаются с достаточно большого расстояния. Изображение Земли, сделанное «Вояджером-1» с расстояния около 40 А.Е., то есть все еще в пределах внешних областей Солнечной системы, на котором изображена только «бледно-голубая точка», оказывается проницательным. Как выразился Карл Саган (стр. 9): «наши представления, наша воображаемая самооценка, заблуждение, что мы занимаем какое-то привилегированное положение во Вселенной, оспариваются этой точкой бледного света.’

Впервые в истории человечества живущие поколения получили реальный шанс выяснить, одни ли мы во Вселенной. Если когда-нибудь ответ будет найден, нам все равно придется ответить на более глубокие вопросы: откуда мы пришли, почему мы здесь и куда мы идем?

Благодарности

Мы хотели бы выразить нашу благодарность председателям сессии совещания, а именно Стивену Роузу, Кэтрин Сезарски, Джоселин Белл-Бернелл и Мартину Ризу, рецензентам статей в этом номере, Уффе г. Йоргенсену за внимательное прочтение этой рукописи, полу Брауну и Кристине Либих за обращение с микрофонами и, наконец, менеджерам Королевского общества по организации мероприятий, а также ИТ, кейтерингу и другим сотрудникам, без которых встреча не была бы столь приятной, как она была.

https://royalsocietypublishing.org/doi/full/10.1098/rsta.2010.0236

Ссылка на основную публикацию