Уникальна ли земная жизнь для Вселенной?

Мы все проживаем на небольшой планете, вращающейся вокруг звезды средних лет, которая сама по себе является одной из 200 миллиардов звезд в большом вихре материи, образующем нашу галактику Млечный Путь. Наша галактика — одна из нескольких сотен миллиардов подобных структур в наблюдаемой Вселенной, которая простирается во всех направлениях от нас на 400 000 000 000 000 000 000 000 километров.

По любым человеческим стандартам в этой гигантской комнате под названием Вселенная лежит слишком много вещей. Наш вид существует всего песчинку времени в невероятно длинной истории Вселенной, и неизвестно, найдется ли нам место в будущем. Задача поиска нашего места, осознание нашей значимости может выглядеть как грандиозная шутка. Было бы ужасающе глупо предполагать, что мы — венец творения, избранная раса, уникальный вид во вселенной.

Тем не менее мы пытаемся делать это, даже несмотря на то, что перестали быть «в центре Вселенной», когда Николай Коперник децентрализовал Землю от Солнечной системы около 500 лет назад. Его идея стала одним из величайших путеводных огней в течение последних нескольких сотен лет и критически указала нам на необходимость разобраться в структуре космоса.


В наших усилиях по оценке собственной значимости мы сталкиваемся с загадкой: некоторые открытия и теории предполагают, что жизнь может быть привычным и распространенным явлением, другие свидетельствуют об обратном. Как нам начать объединять знания космоса — от бактерий до Большого Взрыва — чтобы доказать, что мы не уникальны, либо обратное? Какие шаги мы предпринимаем следующими?

Что мы знаем

В 1600-х годах мещанин и ученый Антони ван Левенгук использовал микроскоп ручной сборки, чтобы стать первым человеком, который увидел бактерии. Это путешествие привело его в чужой мир микрокосма. Это невероятное событие, спуск вниз по лестнице физических размеров в процветающую вселенную внутри нас, стало одной из первых подсказок о том, что компоненты нашего тела, молекулярные структуры, приведут нас на один конец спектра биологических масштабов. До момента откровения ван Левенгука, думаю, люди даже и подумать не могли об этом.

На Земле есть организмы, которые физически больше и массивнее, чем мы — достаточно взглянуть на китов и деревья. Тем не менее мы гораздо ближе к верхней границе спектра, чем микроскопическая жизнь. Самые мелкие бактерии по размерам около одной сотой миллиардной доли метра; самые мелкие вирусы еще в десять раз меньше. Человеческое тело, грубо говоря, в 10-100 миллионов раз больше, чем простейшая форма жизни, известная нам.

Среди теплокровных наземных млекопитающих мы все еще крупные, но не самые большие. На противоположном конце самыми мелкими в нашем роду являются карликовые многозубки, миниатюрные клочки меха и плоти всего два грамма в весе. Они существуют на грани возможного, их тела постоянно теряют тепло, и они должны постоянно компенсировать это за счет еды. Большинство млекопитающих близки скорее к этим размерам, чем к нашим: настолько, что среднестатистический вес тела млекопитающего составляет примерно 40 грамм. Наши сложные и разумные тела находятся по большей части у верхней границы, и вообще относительно мало типов млекопитающих больше нас.


Неоспоримым наблюдением будет то, что мы живем на этой границе между сложным разнообразием биологически малого и ограниченным набором биологически большого. Взгляните и на нашу планетарную систему. Она необычна в некоторых отношениях. Наше Солнце — не самая обычная звезда (большинство их менее массивно), наша орбита более круговая и более широкая, чем обычно встречается в экзопланетарных системах, и мы не видим суперземли среди наших соседей по планете. Такие миры, которые в несколько раз массивнее Земли, представлены как минимум в 60% всех систем, но не в нашей. Если бы вы были архитектором планетарных систем, вы бы видели в нашей немного отошедшую от нормы систему.

Некоторые из этих характеристик связаны с тем, что наша планетарная система избежала целого ряда потрясений, по сравнению с большинством других. Но это не означает, что нас ждет тихое и мирное будущее — современные гравитационные моделирования показывают, что несколько сотен миллионов лет спустя более хаотичный период может вполне охватить нашу систему. Еще спустя пять миллиардов лет наше Солнце раздуется от старости и резко пересмотрит условия для жизни на большинстве соседствующих с нами планет (и нашей тоже). Все указывает на то, что мы сегодня живем в переходное время, переходный период между звездной и планетарной юностью и чем-то, похожим на дряхлость. Наше существование в этот период относительно спокойно. Касательно других аспектов, они весьма умеренны: на нашей планете не жарко и не холодно, химической активности или инертности особо не наблюдается, все меняется и остается более-менее стабильным.

Методом тыка

В настоящее время очевидно то, что астрофизически спокойный район простирается далеко за пределы нашей галактики. С точки зрения Вселенной в целом, мы существует в период, который более древний, чем молодой и горячий космос. Повсюду рождение звезд замедляется. Другие солнца и их планеты формируются со скоростью, которая едва ли составит хотя бы 3 процента от того, что было 8-11 миллиардов лет назад. Звезды медленно движутся по вселенной. Говоря крупными космологическими терминами, только 5-6 миллиардов лет назад Вселенная начала отходить от Большого Взрыва. Теперь мы снова в периоде нежного перехода. Темная энергия ускоряет рост Вселенной, подавляя развитие крупных космических структур. Но это означает, что жизнь в конечном счете обречена на изоляцию в условиях все более непонятной вселенной.

Сложите все эти факторы вместе, и станет понятно, что наше видение внешнего и внутреннего космоса весьма ограничено. Это взгляд сквозь замочную скважину. Сам факт того, что мы изолированы от любой другой жизни в космосе — если не говорить о том, что мы ее не засекли пока — существенно влияет на выводы, которые мы можем заключить.

Большая часть доказательств, которая у нас есть, поддерживает основной коперниканский взгляд: мы — весьма посредственный вид. В то же время есть особенности окружающей среды, которые говорят об обратном. Некоторые из этих особенностей приводят к так называемому антропному принципу, наблюдению, которое показывает, что некоторые фундаментальные константы природы «подстроены» определенным образом, чтобы сбалансировать условия для жизни на Земли. Чуть поодаль, в космосе, условия кардинально другие. Измените немного силу тяжести — и не сформируется ни одной звезды, ни одного тяжелого элемента, или крупные звезды сформируются и сгорят слишком быстро, не оставив никакого шанса ни планетам, ни жизни. Измените электромагнитную силу — и химические связи между атомами будут слишком слабыми или слишком сильными, чтобы образовать сложный комплекс молекул, который позволит жизни развиться в космосе.


Что мы можем сделать со всеми этими противоречиями? Стоит отметить, то факты подталкивают нас к новой научной идее о нашем месте в космосе, которая отойдет как от коперниканского, так и антропного принципов. Возможно, мы назовем новый принцип космос-хаотическим, и он займет место между порядком (космосом греков) и хаосом. В его основе жизнь, и особенно — жизнь на Земле, всегда будет населять пограничные районы, отличающиеся определенной энергией, местоположением, масштабом, временем, порядком и хаосом. Факторы включают стабильность или хаотичность планетарных орбит, вариации климата и геофизики на планете и так далее. За пределами этой пограничной зоны в обоих направлениях жизнь существовать не сможет. Жизнь вроде нашей требует определенной смеси этих ингредиентов, почему другая жизнь должна быть принципиально иной?

Близость к пограничной зоне держит возможности для изменения в пределах досягаемости, но не так близко, чтобы они постоянно ломали систему. Есть очевидная параллель с понятием зоны Златовласки, которая подразумевает существование определенных космических параметров вокруг звезды, в пределах которых может образоваться и процветать жизнь. Но для существования жизни гостеприимная зона должна быть более динамичной — не зафиксированной в пространстве или времени.

Если, согласно этому универсальному правилу, жизнь существует исключительно при таких условиях, возникают некоторые интригующие вопросы о нашей космической значимости. В отличие от строгих идей Коперника, которые подчеркивают нашу посредственность и поэтому предполагают обилие аналогичных условий по всему космосу, допущение того, что жизнь требует изменчивых и динамических параметров, несколько сужает варианты. Возможности для жизни, вытекающей из этой точки зрения, также отличаются от антропных идей, которые по большей части говорят о единичном и уникальном событии возникновения жизни во всем космосе. Новый принцип скорее определит места, в которых может возникнуть жизнь и потенциальную частоту этого явления. Он определит фундаментальные характеристики, необходимые для жизни, на примере виртуального космоса.

Такое правило для жизни может и не сделать некоторые вещи частью реальности. Биология может быть самым сложным физическим явлением в этой вселенной. Но сложные природные структуры как раз и возникают в нужных условиях, между порядком и хаосом. Возможно, эта концепция живой природы и приведет нас к разрешению загадки, уникальна ли жизнь или нет.

Чтобы узнать, есть ли жизнь за пределами Земли, мы должны определить нашу собственную значимость во Вселенной. Кто мы: уникальный вид или обычный посредник?