Търсене на живот във вселената увод

Как е възникнал животът на Земята? Има ли живот още някъде в Слънчевата система или зад нейните граници? Винаги ли еволюцията води към поява на разумни същества и колко цивилизации, подобни на нашата, или намиращи се в друга фаза на развитие съществуват в нашата галактика и другите безброй много галактики във Вселената? И накрая, можем ли и как именно да установим с тях контакт, какви трудности ще ни се ноложи да преодоляваме?

Едва ли някой е равнодушен към тези вълнуващи въпроси. Да се отговори на тях не е просто, нещо повече, еднозначни отговори засега не съществуват. Но означава ли това, че не трябва да се замисляме над тези проблеми. Разбира се не, само с цената на огромни усилия, по пътя на всестранен анализ на фактите, надеждно установени от съвременната наука, и трезвото разглеждане на наглед фантастични идеи може да се приближаваме към истината.

Изследвания в тази посока се правят. От известно време се прослушва космическия ефир за засичане на сигнали от извънземни цивилизации, засега безрезултантно. Нашата земна цивилизации даде знак за своето съществуване, изпращайки от обсерваторията Аресибо в Пуерто Рико, където е построен най-големият в света радиотелескоп, послание по посока на сферичния звезден куп М 13. Бяха поставени пластинки с послания към хипотетични цивилизации на борда на космическите апарати „Пионер-10 и 11” и диск със запис на изображения и звуци от Земята на апаратите „Вояджер-1 и 2”, които напуснаха Слънчевата система.

Интересът към търсене на извънземен разум се засили 60-те години на миналия век с работите на руския учен Шкловский и американския – Карл Сейгън, които се смятат за пионери в тая област. Проблемът с търсенето на живот извън Земята засяга най-различни области на научното знание: астрономия, физика, химия, биология, палеонтология, археология, геология, антропология и др. Не случайно специалисти от всички тези направления активно работят и участват в дискусиите по тази проблематика.

Благодарение на стремителното развитие на космическата техника от 60-те години досега, както и на науката, ни се удаде да научим много за Слънцето и планетите от Слънчевата система, за много други обекти в безкрайните простори на космоса. Изнасянето на астрономически инструменти извън пределите на земната атмосфера направи астрономията всевълнова, а това позволи да се проникне в тайната на сложните процеси на превръщане на материята. Космическите апарати, създадени с отчитане на новите достижения на механиката, оптиката, електрониката, кибернетиката, изследваха Луната, Меркурий, Венера, Марс, Юпитер, Сатурн, заедно с техните спътници. Особено подробно се изследва Марс, заради подобието и близостта

със Земята. Телевизионните изображения на повърхността на Марс позволяват да се получи представа за нейната геологическа история, особености на климатичната

еволюция, вероятно включващи благоприятни периоди, когато атмосферата е била по-плътна и е имало водни резервоари на повърхността. Осъществени са преки биологични експерименти на Марс, засега не даващи положителни резултати. Перспективата за откриване на живот на другите планети от Слънчевата система определено е далеч по-малка, поради много различните и неблагоприятни условия на тях.

И така, засега ни е известен само един пример на живот – земния. Къде да търсим братя по разум и как да ги търсим? Само в нашата Галактика има над 400 млрд звезди, а има милиони галактики. В този курс ще се опитаме да отговорим на тези въпроси. Като отчитаме новите достижения на науката последователно ще разгледаме проблема с ядрената и химическата еволюция на веществото във Вселената, различните типове звезди и тяхната еволюция, произхода на планетните системи и природните условия на планетите от Слънчевата система, химическите основи на живота, възможното разнообразие на неговата материална структура и пътя на биологичната еволюция. Така постепенно може да се ограничава кръга от обекти, подходящи за живот, т.е. да се отделят най-перспективните за търсене на извънземни цивилизации.

ЧАСТ І

ЗАЩО ПРОВЕЖДАМЕ ТЪРСЕНЕ?

Историята на опознаването на Вселената от човека е породила в него все по-усилващо се желание да разбере своя произход и да осъзнае своето място в картината на Вселената. Сега сме близо към разбирането на това как е възникнал живота на нашата планета и като се използват получените знания да търсим живот на планети, обикалящи около други звезди. Струва си да се замислим: защо провеждаме търсене и какво може да ни каже за нашето място във Вселената намирането на извънземен живот?

Преди повече от 100 години, през май 1876г. английският кораб „Челенджер” се върнал в родното пристанище на Темза след повече от 3 години плаване далеч от роднте брегове. По време на околосветското плаване учените, намиращи се на борда, систематично, ден след ден, вземали проби от вода и утайка от придънните слоеве в най-дълбоководните части на световния океан. В пробите били установени удивителни морски организми, неизвестни преди това на човека. Учените на борда на кораба се надявали да намерят „живи изкопаеми” – ранни форми на живот на Земята, които са били скрити от човешки очи в морските дълбини, където условията почти не са се изменили от времето на възникване на живота. Учените очаквали даже повече. Когато 10-на години по-рано се прекарвал първия трансатлантически телеграфен кабел, на дъното на океана била забелязана желеобразна утайка, която, по мнението на известни тогава учени, представлява първичната протоплазма, от която е произлязло всичко живо на Земята. Предполагали, че щателното изучаване на тези праисторически отлагания ще даде ключа към произхода на живота на Земята. Уви! „Челенджер” не открил никакви живи изкопаеми, а тайнствената утайка се оказала съвършено безжизнена. Макар в нея дя са протекли химически изменения, напомнящи на жизнените процеси, тези изменения лесно могат да се възпроизведат при добавяне на концентриран разтвор на спирт към обикновена морска вода. На дъното на океана се прави химия, а не биология. Повече от век след тази експедиция ние знаем много повече за Земята и нейните океани; установили сме, че следите от първичния живот на нашата планета безвъзвратно са изчезнали. Геологичните отлагания, образувани в първия милиард години от съществуването на Земята, са били разрушени от ерозията и движението на гигантски литосферни плочи. С бавното, но неумолимо движение на скалните плочи, които по-рано са образували земната повърхност, се оказват погребани под сегашната земна кора.

По такъв начин най-преките свидетелства за ранната история на Земята са били унищожени за 4,6 млрд. години ерозия и тектонична активност по границите на сблъскване на плочите. Ние виждаме около нас поразително разнообразие от живи организми и можем да изучаваме изкопаеми отлагания, отнасящи се за последните 3 млрд години. Но не можем да проникнем в по-далечното минало, назад до момента, когато животът е възникнал от неживата материя. Въпреки липсата на надеждна информация, човечеството винаги се е вълнувало от тайната на произхода на живота. Всяка древна цивилизация е създавала митове за сътворението на света и човека, и даже нашата „помъдряла с опита” цивилизация проявява неизчерпаем интерес към своя произход. Ние намираме този всеобхватен интерес в основите на различни религиозни учения; намираме също, че човечеството винаги е било заинтересовано от възможносттаза съществуване на живот някъде в Слънчевата система или зад нейните граници, сред милиардите звезди. Идеята за извънземни пришълци също има древна история и се среща в ранни писмени паметници, разшифровани от учените.

Всички спекулации и хипотези за други форми на живот и за възможни посланици на други цивилизации се натъкват на два ключови въпроса, свързани с произхода на живота на Земята. Как се е зародил животът? Каква е вероятността за такъв процес при наличие на съответните условия и изходни материали? Едва в последните години се оказахме в състояние да начертаем пътища за намиране на научно-обосновани отговори на двата въпроса, макар все още да не можем напълно да разгадаем заключената в тях тайна.

Възможни са два съвършено различни подхода към отговора на тези въпроси. Първият се заключава в построяване на теория на процесите, участващи в зараждането на живота, и опити да се моделират тези процеси при лабораторни експерименти. Вторият се състои в търсене на подходящи за изучаване природни обекти с надежда, че в тях се съдържа ключът за обяснение на възникването на живота. Първият метод, който се оказал доволно успешен, ще разгледаме по-нататък. Вече отбелязахме, че вторият метод е малко пригоден за Земята, поради потъването в дълбочина на следите от ранната й история. А за другите планети? С настъпването на космическата ера нашите научни хоризонти извънредно се разшириха. Сега можем да изследваме други планети, да провеждаме експерименти в техните атмосфери и на тяхната повърхност, за да получим отговори на въпросите, които вълнуват хората още от древността.

Ролята на Марс

Различните народи в различните времена по различен начин са си представяли броя и нивото на цивилизациите, които могат да съществуват във Вселената. Даже в рамките на европейската цивилизация тези оценки с времето са подложени на значителни промени. През 17 век, когато започнали да гледат на експерименталната наука като на своеобразен способ да се наслаждават на природата, широко разпространение получила идеята за обитаване на всички планети от Слънчевата система. Християн Хюйгенс, известен с трудовете си в областта на оптиката, написал трактат за плурализма на населените светове, на страниците на който разсъждавал върху свойствата, които трябва да притежават организмите, обитатели на различните планети, за да издържат на влиянието на силата на тежестта и химическия състав на атмосферата на различните планети.

Половин век по-късно великият сатирик Волтер колоритно описал гигантски жител на Сатурн, пребиваващ на Земята и похапващ планини за закуска. През следващите две столетия вярата във възможността за извънземен живот претърпявала възходи и падения в зависимост от новите открития, обясняващи същността на живота и условията на съседните планети.

Всички тези идеи притежавали една обща черта: най-подходяща планета за извънземен живот се смятала Марс. Причините за всеобщото увлечение по Марс са очевидни. Червеният цвят на планетата и нейните циклични (бримкообразни) движения по небето отдавна привличат вниманието и даже са всявали страх у тези, които я наблюдават. Щателните наблюдения на Марс, проведени от Тихо Брахе, позволили на Йохан Кеплер да формулира и публикува в 1619 г. три закона за движение на планетите. Още по времето на Кеплер изобретяването на телескопа позволило на учените да забележат постоянни детайли на червения й диск. Наблюдателите видели твърдата повърхност на планетата, а не изминящи се облачни ивици, както на Юпитер, или непрекъсната облачна обвивка, както на Венера. Наблюденията на Марс през последните две столетия доведоха до откриване на полярните шапки, техните сезонни изменения и контрастта между светлите и тъмни области на повърхността на планетата. В последното десетилетие на 19 век към загадките на Марс се прибави още една. Няколко европейски астрономи, сред тях и италианеца Джовани Скиапарели, открили слабо различими прави линии на повърхността на Марс – знаменитите марсиански »канали». Сега знаем, че никакви канали не съществуват, това е оптическа илюзия, която кара очите да виждат непрекъснати линии там, където в действителност има само точки. Каналите предизвикали гореща полемика, в която се включили много сериозни наблюдатели. Едни от тях били убедени, че каналите не съществуват, а другите защитавали тезата, че не само се виждат, но могат и да се фотографират.

Най-силно от всички в реалността на марсианските канали бил убеден Персивал Ловел, който построил собствена обсерватория в щата Аризона, където провел обстойни наблюдения на Марс с 24-дюймов телескоп и съставил карта на мрежата от канали, покриващи цялата повърхност на планетата, с изключение на ледените полярни шапки. Оказало се, че тази мрежа е подложена на сезонни изменения едновременно с измененията в обширните тъмни области на Марс. Каналите винаги тъмнеели, а понякога се раздвоявали с началото на марсианското лято. Ловел предположил, че каналите са построени от разумни марсианци, за да вземат вода от топящите се полярни шапки и да я използват за напояване на тъмните области, които иначе не биха дали реколта. Сезонното увеличение на контраста между светлите и тъмни области според Ловел е пряко следствие от израстването на растенията в тъмните области в лятното полукълбо. Той вярвал, че наблюдаваното потъмнение (и раздвоение) на каналите произтича от това, че растителността по тях бурно се разширява с настъпване на марсианската есен, а това подобрява видимостта на каналите за отдалечения наблюдател.

В първите десетилетия на 20 век астрономите разработили мощни астрофизически методи, прилагането на които към изучаване на Марс нанесло тежък удар на хипотезите на Ловел. Радиометричните наблюдения показали, че средната температура на Марс е значително по-ниска от точката на замръзване на водата, а през марсианската нощ е още със 100 С по-надолу. На астрономите не се удало да открият водни пари или кислород в марсианската атмосфера и те все повече се убеждавали, че атмосферата трябва да е много разредена.

Въпреки научните свидетелства за непригодност на Марс за живот и на отрицателните резултати от търсене на радиосигнали от Марс през 1924г., идеята за съществуване на развита цивилизация на планетата толкова се е вкоренила в общественото мнение, че на 31.10.1938г. в САЩ възникнала паника по време на радиоизлъчване на спектакъла „Война на световете” по романа на Уелс. Стотици хиляди радиослушатели напуснали домовете си и излезли на улицата, едни – да видят марсианците, други – за да бягат от марсианските завоеватели. Ако този спектакъл се повтори днес (разбира се сега марсианците трябва да са изобразени на телевизора), наверно милиони телезрители ще го възприемат насериозно – не защото хората са лековерни, а защото искат да вярват в съществуването на други цивилизации.

Радиопредаването припомня също и за предпазливото отношение на хората към извънземни пришълци. В края на краищата ние очакваме че те ще са по-умни, силни и интелигентни от нас, но не знаем дали ще са приветливи и доброжелателни или войнствени и жестоки. Хората винаги са се бояли и са почитали сътворените от тях богове, затова не е учудващо, че подобни чувства възникват в тях при мисълта за високоорганизирани форми на извънземен живот.

60 години след Ловел човечеството изпрати първия космически апарат до Марс – Маринър 4, първи фотографиралчервената планета от близко разстояние. Следват полети на космическите апарати от серията Маринър и кацане на апарати от серията Викинг на повърхността. Благодарение на тези и други полети на космически апарати, за десетина години хората се превърнаха от странични наблюдатели в активни изследователи на други планети, а едно от основните направления на тези изследвания стана търсенето на живот на Марс.

Засега обаче си остава непроменен фактът, че отсъстват убедителни доказателства за съществуването на какви да са форми на живот някъде във Вселената освен на Земята. В крайна сметка днес ние сме длъжни да продължим изследванията на нашата Слънчева система, да търсим други планети в околностите на звездите, за да намерим тайната на своя произход и признаците за съществуване на други форми на живот.

Научният подход към познанието на света предполага, че е необходимо въз основа на разбирането на явленията внимателно, чрез многобройни наблюдения и експерименти да се стараем да обясним все още неразбираемото. Всеки отделен факт трябва да се намества в приетата научна картина на света. Ако нещо ново и необичайно противоречи на тази мислена картина, учените не бързат да я изменят дотогава, докато не се убедят, че не могат да намерят разумно обяснение в нейните рамки. Затова например, повечето учени няма да разгледат съобщения за НЛО като свидетелство за пристигане на Земята на кораби с извънземни, докато не изключат обясненията на тези съобщения чрез грешки на наблюдателите, психически отклонения, природни явления или фалшификации. Разбира се, наред с научната картина на света има и други. Далеч не всички хора постоянно се придържат към научния светоглед, тъй като той често на пръв поглед изглежда противоречащ на представите, които са се формирали дълго преди науката да навлезе в нашия живот. Науката като способ за възприемане на окръжаващия свят е привлекателна с това, че води до реални резултати: моделът на физическия свят, който се използва от учените, успешно обяснява наблюденията и позволява точно да се предсказват бъдещи събития. Освен това, този модел може да се модифицира при нови открития. Когато възникне необходимост от такива изменения, винаги се пораждат горещи спорове сред учените, но учените са разработили принципи, писани и неписани, от които се ръководят при внасяне на промени в системата от научни знания. Основната тема на този курс включва много области на знанието, в които настъпват дълбоки изменения, затова и тук ще цитираме мнения на специалисти, които не винаги ще съвпадат. Това е най-вълнуващата особеност на науката – опит на базата на съществуващата система от знания да се намерят нови знания, които да променят нашия възглед за Вселената и за нас самите.

Нашите радсъждения за възгледите на учените и отдалечените от науката хора имат пряко отношение към търсенето на живот извън пределите на Земята. Когато учените разглеждат възможността за съществуване на други цивилизации и установяване на контакт с тях, те изхождат от вече съществуващите знания, за да се оцени трудността на предаване или приемане на съобщения или междузвездни пътешествия. Повечето неспециалисти с голяма лекота са готови да повярват, че другите цивилизации «знаят това, което ние не знаем», могат да създават всякакви устройства, да нарушават всеки известен на нашата наука закон, да се появяват и изчезват когато им скимне и въобще да сеят паника из цялата Вселена. Ако проанализираме тази гледна точка, ще видим, че тя се основава на човешката традиция да разглежда Вселената като тайнствено място, пълно с могъщи същества, знаещи това, което ние не знаем. Свързана ли е тази традиция с посещения на космически пришълци в далечното минало. Единственото «свидетелство» за такива визити са легендите за тайнствени същества, дошли от небето. За някои такива свидетелства са достатъчни, но за учените те са крайно неубедителни. Ние можем да продължим да търсим нови доказателства, но нека обсъдим най-напред как е възникнала тази традиция.

В древни времена хората вярвали, че вездесъща сила управлява всичко ставащо на Земята. През последните хилядолетия хората постепенно се отказвали от тази гледна точка и започнали да смятат, че човек сам отговаря за своите постъпки, дори да има бог. Тази промяна на гледната точка, пътят към която често е посочван от учените, се стреми да подчертае ролята на човечеството, тъй като колкото повече е осъзната властта на хората над собствената им съдба, толкова по-силна е увереността им във властта над света. В действителност хората като видят и най-малката възможност се хващат да преобразуват своята планета. Но цената, която плащаме за тази власт над природата, е голяма, тази самота, усещането че сме сами – един на един със своето самосъзнание, и повече не се явяваме част от чудесния космически механизъм, който по-рано, може да се каже, поддържаше нашето съществуване като част от природата без всякакви усилия. Макар това усещане за самота да няма реална основа (защото във всеки случай си оставаме част от Вселената), самото усещане е доста разпространено. Опитвайки се да постигнат мир с помощта на философски категории и логика, хората някак си отделили своето вътрешно самосъзнание от останалата Вселена и така са обречени на отчужденост дотогава, докато не успеят отново да осъзнаят себе си като нейна част.

Целта на това изложение е да помогне на този процес, но ние искаме отначало да напомним пътя, който е изминал човешкото съзнание от момента, когато хората са започнали да изучават устройството на света. Тъй като чувството на отчужденост от Вселената растяло, хората изпитвали страх при мисълта за това, че някога на Земята човекът е отсъствал. Най-известните религиозни текстове само с откъслечни фрагменти посвещават на периода до възникването на човека, макар че този период обхваща над 99,9% от цялата история на Земята.

През 19 век Чарлз Дарвин предлага теория на еволюцията на органическия свят на Земята, за да обясни как на планетата в процеса на еволюцията се е появил човек. Широката опозиция на учението на Дарвин показва колко много хора са споделяли разбирането, че хората винаги са живели на Земята. Но теорията на Дарвин постепенно получила признание, тъй като учените откривали следи от изкопаем живот на Земята, датиран на милиарди години назад. Днес, когато търсим живот извън границите на Земята, усилията на астрономите в тази посока понякога изглеждат напразни: как може да се изучава онова, за което ние нищо не знаем? Отговорът на този въпрос се състои в това, че ние знаем достатъчно много за общите принципи на живота във Вселената, ако смятаме живота на Земята за достатъчно типичен пример на живота въобще. Ако в процеса на еволюцията ние сме станали такива, каквито сме сега, то примерно при такива условия на друго място може да да се стигне до развитие на същите форми на живот. По такъв начин, изучаването на еволюцията на Вселената обобщава представите за множеството различни форми на живот на Земята и неговите изкопаеми следи на още по-многообразните възможности на живот на други места сега, в миналото или в бъдеще. За да разберем как може да се развива живота далеч от Земята, трябва да изучим как самата Вселена е достигнала съвременния си стадий на развитие. Тогава ще можем да намерим най-подходящото място за възникване на живот и да разгледаме възможността за това в нашата Галактика да се наброяват милиони други цивилизации, които, може би, вече са установили контакт една с друга. Астрономическата цел на нашите търсения е да се сравнят условията, при които е възникнал животът на Земята, с условията, които преобладават в различни места на Галактиката и зад нейните предели.
Изводи

Откакто хората се убедиха, че еволюцията на човека протича по същите закони, както и другите видове на Земята, те започнаха да търсят в миналото и настоящето признаци на най-ранни форми на живот на нашата планета и да разсъждават за възможността за откриване на живи същества на други планети. Сега сме на прага на епохата, когато можем да установим контакт с други цивилизации, ако те са относително многочислени в нашата Галактика. В тези условия учените ще се ръководят от метода, установен отпреди, уточнявайки системата от знания и провеждайки експеримент след експеримент за нейната проверка. От експериментите ние научаваме много за условията, в които се е развивал животът на Земята и в които той може да възникне в други среди. Ако с помощта на научния метод се оцени вероятността за други форми на живот и други цивилизации, това ще ни позволи да узнаем повече за самите нас и нашето място във Вселената.

За да систематизираме нашите представи за възможностите за живот във Вселената, трябва да се запознаем с това, как е подредена самата Вселена. Ще се запознаем с това, как се раждат, живеят и умират звездите, как те образуват струпвания с различни размери, такива, както нашата Галактика, и как тяхното разпределение в пространството и еволюцията могат да влияят на вероятността за съществуване на живот в пространството между тях. Еволюцията на Вселената включва химическа еволюция на веществото, която навярно е започнала с протони, електрони, ядра на хелий. По-късно незначителна част от тези частици се превръща в ядра на въглерод, азот и кислород, които са важни за възникването на живот където и да е. Като се запознаваме с химическата еволюция ще можем да разберем какво става не само със самите звезди, но и с тази „суровина” за възникване на живота, която се съдържа в тях и която се изменя със стареенето на звездите.