Представьте, что вы смотрите на Землю из далекого космоса, но вместо знакомого голубого шарика с завитками облаков видите тусклый, оранжевый мир с ледяными пустынями. Ученые смоделировали, как выглядела бы наша планета, если бы жизнь никогда не зародилась. Их выводы бросают вызов фундаментальным идеям о взаимосвязи жизни и планеты, а также заставляют пересмотреть стратегии поиска братьев по разуму.
В бескрайних просторах Вселенной, среди миллиардов экзопланет, астрономы упорно ищут миры, похожие на наш. Но как отличить планету, где жизнь лишь могла бы существовать, от той, где она действительно процветает? Этот вопрос долгие годы оставался одной из главных загадок астробиологии. И вот новое исследование, проведенное группой ученых и опубликованное на сайте препринтов Корнеллского университета, предлагает неожиданный, почти еретический ответ: с точки зрения далекого наблюдателя, обитаемая Земля и её безжизненный двойник могут быть поразительно похожи.
Земля-призракPicLumen
Десятилетиями в научной среде господствовала идея, что жизнь — не просто пассажир, а главный архитектор своей планеты. Согласно знаменитой «гипотезе Гайи», предложенной Джеймсом Лавлоком, биосфера активно участвует в регулировании климата и химического состава атмосферы, поддерживая условия, благоприятные для своего же существования. Без этого тонкого баланса, созданного живыми организмами, Земля, какой мы её знаем, просто не существовала бы. Она представляла бы собой радикально иной, скорее всего, негостеприимный мир.
Исследователи решили проверить эту идею численно. Они создали сложную модель, симулирующую эволюцию Земли на протяжении 4.5 миллиардов лет — но в сценарии, где жизнь так и не возникла. Учёные сфокусировались на 19 ключевых параметрах, которые можно было бы потенциально обнаружить при наблюдении за экзопланетой с помощью телескопов нового поколения. Среди них — состав атмосферы, давление, температура, альбедо (отражательная способность), наличие океанов и ледников.
Результаты оказались ошеломляющими. Согласно модели, безжизненная Земля осталась бы в целом потенциально обитаемой зоной. Большинство параметров, за исключением одного, изменились бы не столь драматично, как предполагалось ранее. Небо, вероятно, было бы затянуто плотной оранжевой дымкой метана и других газов, атмосферное давление составляло бы лишь половину от современного, а средняя температура держалась бы около нуля градусов Цельсия. Однако глобального оледенения, по мнению авторов работы, не произошло бы, и жидкая вода на поверхности сохранилась.
Единственным однозначный спектральным маркером, отличающим живую Землю от мёртвой, оказался кислород. Без фотосинтезирующих организмов его в атмосфере практически не было бы. И вот здесь — луч надежды для охотников за экзопланетами. Современные и будущие телескопы, такие как «Джеймс Уэбб» или планируемые обсерватории 2040-х годов, смогут детектировать молекулярный кислород в атмосферах далёких миров. Его наличие станет сильным, хотя и не стопроцентным, аргументом в пользу существования биосферы.
Но главный удар исследователи нанесли по «гипотезе Гайи». Их вывод звучит вызывающе: для поддержания долгосрочной обитаемости планеты земного типа жизнь не является необходимостью. Более того, они утверждают, что жизнь часто действует не как стабилизатор, а как дестабилизирующий фактор. В качестве доказательства учёные приводят два примера. Первый — современный морской планктон, который, отмирая, уносит с собой на глубоководное кладбище жизненно важные элементы (например, фосфор и азот), лишая ими поверхностные слои океана. Это создаёт биологические «пустыни» и ограничивает общую биомассу морей. Второй пример — антропогенное глобальное потепление, вызванное деятельностью разумной жизни и угрожающее хрупкому равновесию.
PicLumen
Однако, как и любая смелая работа, это исследование сразу же столкнулось с волной критики со стороны научного сообщества. Многие допущения, заложенные в модель, кажутся спорными. Например, климатологи указывают на знаменитую «теорию белковой Земли» Михаила Будыко, которая показывает, что при определённом расположении континентов даже небольшое похолодание может запустить необратимый процесс глобального оледенения. Геологическая летопись не показывает следов оледенений на ранней Земле вплоть до 2.4 миллиардов лет назад, что косвенно свидетельствует: что-то (возможно, именно мощный парниковый эффект, поддерживаемый метаногенами — древними микроорганизмами) удерживало планету в тепле, несмотря на молодое и тусклое Солнце.
Вызывает вопросы и расчёт альбедо. Без жизни, утверждают критики, на Земле не было бы ни широких снежных покровов, ни ярких облаков определённого типа, что значительно снизило бы отражательную способность планеты. Этот параметр вполне мог бы быть заметен из космоса.
Контрпримеры, приведённые против «Гайи», также небесспорны. Процесс захоронения планктоном карбонатов на дне эффективно работает только в холодных океанах с высоким pH. В прошлом, когда Земля была значительно теплее (как в эпоху динозавров), дно океанов было теплым, а химический состав воды способствовал растворению этих останков, возвращая элементы в круговорот. Именно поэтому в те времена моря буквально кишили жизнью. А рекордный рост биомассы растений в условиях современного потепления также плохо вписывается в тезис о его однозначной губительности для биосферы в целом.
Что же в сухом остатке? Это исследование, несмотря на спорность, выполняет крайне важную миссию — оно заставляет нас переосмыслить саму связь между планетой и жизнью. Возможно, Земля куда более устойчива, чем мы думаем. А может, напротив, мы просто не до конца понимаем, насколько тонок и сложен механизм, который привёл к нашему существованию.
Для журнала «Непознанное» эта история ценна не только научной полемикой. Она затрагивает глубокие философские темы: уникальность человечества, случайность или предопределённость зарождения жизни, наше место во Вселенной. Если «сигналом» жизни для далёких цивилизаций является лишь тонкая полоска кислорода в спектре, то сколько миров, полных невиданных форм существования, мы можем попросту не заметить? И если жизнь не обязательна для красоты и стабильности планеты, то, глядя на безжизненный, но прекрасный мрамор какой-нибудь экзопланеты, мы будем испытывать не разочарование, а благоговейный трепет перед безмолвным величием космоса.
Новые телескопы уже на подходе. Они дадут нам данные, которые либо подтвердят, либо опровергнут эти смелые расчёты. А пока мы остаёмся на пороге великой тайны, вглядываясь в ночное небо и гадая: одиноки ли мы в этой удивительной, странной и непознанной вселенной.
