PopularEditorialNew
BestОбсуждаемое

Поиск внеземной жизни, какой мы ее не знаем

1

Ученые отказываются от традиционного мышления в поисках внеземных существ, мало похожих на землян.

Сара Скоулз, 01.02.2023, выпуск журнала Scientific American за февраль 2023 г.

image
Жизнь на других планетах может быть не похожа жизнь, к которой мы привыкли на Земле. Поначалу она может быть даже нераспознаваема для ученых, которые ее ищут. Credit: William Hand

Сара Стюарт Джонсон была второкурсницей колледжа, когда впервые встала на вершину вулкана Мауна-Кеа на Гавайях. Его высохшая лавовая поверхность сильно отличалась от размытых, покрытых деревьями гор ее родного штата Кентукки. Джонсон отошла от других молодых исследователей, с которыми она пришла, и направилась к далекому гребню вершины высотой 13 800 футов (4206 метров). Посмотрев вниз, она перевернула камень носком сапога. К ее удивлению, под ним жил крошечный папоротник, выросший из пепла и зольных шишек. «Казалось, что он [папоротник], спрятавшийся под этим камнем и существующий вопреки всему, символизирует всех нас», — говорит Джонсон.

Ее истинное прозрение, однако, было связано не с выносливостью жизни на Земле или трудностями человеческого бытия: оно было связано с иной жизнью. Даже если пейзаж кажется странным и суровым с человеческой точки зрения, другим видам жизни он может показаться вполне удобным. Эта мысль открыла космическую реальность и разнообразие жизни, которая, в ее воображении, могла находиться за пределами земной атмосферы. «Именно во время этой поездки мне стала приходить в голову идея поиска жизни во Вселенной, — говорит Джонсон.

Позже Джонсон стала профессионалом в этом поиске. В конце 2000-х — начале 2010-х она работала постдоком в области астрономии в Гарвардском университете и исследовала, как астрономы могут использовать генетическое секвенирование — обнаружение и идентификацию ДНК и РНК — для поиска доказательств существования инопланетной жизни. Джонсон нашла эту работу захватывающей (будущий проект генома инопланетян!), но она также заставила ее задаться вопросом: что, если внеземная жизнь не имеет ДНК, РНК или других нуклеиновых кислот? Что, если их клетки получают инструкции каким-то другим биохимическим путем?

В качестве выхода для подобных еретических мыслей Джонсон начала писать в стиле, слишком лирическом и философском для научных журналов. Ее напечатанные размышления позже превратятся в научно-популярную книгу 2020 года «Сирены Марса». На ее страницах она исследовала идею о том, что другие планеты действительно другие, и поэтому их обитатели могут сильно отличаться на фундаментальном и химическом уровне от всего в нашем мире. «Даже места, которые кажутся знакомыми — например, Марс, планета, которую, как нам кажется, мы хорошо знаем, — может полностью сбить нас с толку, — говорит она. — А что, если так будет с жизнью?»

Если размышления Джонсон верны, нынешний фокус охоты на инопланетян — поиски жизни, какой мы ее знаем, — может не сработать для ее поиска в иных мирах. «Существует старая поговорка: если ночью вы потеряете ключи, то первое место, где вы их будете искать — это под фонарным столбом», — говорит Джонсон, который сейчас является доцентом Джорджтаунского университета. Если вы хотите найти жизнь, посмотрите сначала на единственный известный вам способ существования жизни: в местах вроде Земли, с химией, похожей на земную.

Большая часть астробиологических исследований включает поиск химических «биосигнатур» — молекул или комбинаций молекул, которые могут указывать на присутствие жизни. Но поскольку ученые не могут с уверенностью сказать, что инопланетная жизнь должна химически выглядеть как земная жизнь, поиск этих признаков может означать, что мы упускаем существ, которые могут уже быть у нас под носом. «Как нам двигаться дальше? — спрашивает Джонсон. — Как нам узнать настоящего инопланетянина?» Она считает, что научные методы должны быть более открытыми для разновидностей жизни, основанных на разнообразной биохимии: такой жизни, какой мы ее не знаем. Или, используя новый термин, придуманный здесь, «LAWDKI» — Life As We Don’t Know It.

Теперь Джонсон получает шанс выяснить, как именно распознать этот неизвестный вид жизни, в качестве главного исследователя в новой инициативе, финансируемой NASA, под названием «Лаборатория независимых биосигналов» (Laboratory for Agnostic Biosignatures — LAB). Исследования LAB вообще не рассчитывают на то, что у инопланетян есть специфическая биохимия, поэтому они не ищут специфические биосигнатуры. LAB стремится найти более фундаментальные маркеры жизни, такие как подтверждение сложности — запутанные молекулы, которые вряд ли могут собраться без какого-либо биологического воздействия — и нарушение равновесия, такое как неожиданные концентрации молекул на других планетах или лунах. Это признаки жизни в том виде, в котором ее никто не знает.

Возможно, когда-нибудь, если LAB добьется своего, они станут не просто косвенными признаками. Эти сигналы могут помочь ответить на один из самых древних вопросов человечества — одиноки ли мы? — и показать нам, что мы не такие уж особенные, как и наш генетический состав.

Жизнь, астрожизнь или Lyfe

Сложность поиска жизни любого рода отчасти заключается в том, что ученые не могут прийти к единому мнению о том, как вообще зародилась жизнь или что такое жизнь. Одна из удачных попыток дать определение была предпринята в 2011 году генетиком Эдуардом Трифоновым, который сопоставил более 100 интерпретаций слова «жизнь» и объединил их в одну всеобъемлющую идею: это «самовоспроизведение с вариациями». NASA сформулировало аналогичное рабочее определение несколькими годами ранее, в середине 1990-х годов, и до сих пор использует его для разработки астробиологических исследований. Жизнь, согласно этой формулировке, «является самоподдерживающейся химической системой, способной к дарвиновской эволюции».

image
Жизнь: самовоспроизведение с вариациями. Credit: Jen Christiansen

Ни одно из этих классических определений не требует особого химического состава. На Земле, конечно же, жизнь основана на ДНК: дезоксирибонуклеиновой кислоте. ДНК состоит из двух скрученных нитей, каждая из которых содержит чередующиеся сахарные и фосфатные группы. К каждому сахару прикреплено азотистое основание — As (аденин), G (гуанин), Cs (цитозин) и Ts (тимин). Вместе основания и сахарофосфаты образуют нуклеотиды; ДНК сама по себе является нуклеиновой кислотой. РНК чем-то похожа на одноцепочечную ДНК — среди прочего, она помогает преобразовывать инструкции ДНК в реальное производство белка.

image
ДНК. Credit: Jen Christiansen

Простые буквы в генетической последовательности, соединенные вместе в ступенчатом порядке, несут всю информацию, необходимую для того, чтобы сделать вас белками и морскими анемонами. ДНК может воспроизводиться, и ДНК разных организмов (когда они действительно любят друг друга) могут смешиваться и сливаться, образуя новый организм, который, в свою очередь, может воспроизводить себя. Если бы биология в другом месте опиралась на ту же самую химию, это была бы жизнь, какой мы ее знаем.

Ученые предполагают, что всем формам жизни требуется какой-то способ передачи биологических инструкций, изменения которых также могут помочь видам эволюционировать с течением времени. Но вполне возможно, что инопланетяне не могут делать эти инструкции из тех же химических веществ, что и наши, или в той же форме. Например, начиная с 1990-х годов исследователи Северо-Западного университета создавали SNA, сферические нуклеиновые кислоты. Инопланетная жизнь может иметь генетический код, скажем, на другой основе. В рамках исследования Фонда прикладной молекулярной эволюции, проведенного в 2019 году при поддержке NASA, была успешно создана синтетическая ДНК, в которой использовались четыре азотистых основания старой школы и четыре новых: P, Z, B и S. Ученые также изменили цепочку генетического кода, создав XNA, где X означает, означает «все, что угодно», — в которой используется такая молекула, как циклогексен (CeNA) или гликоль (GNA), а не дезоксирибоза. 

Крупные мыслители уже давно предполагали, что вместо того, чтобы использовать углерод в качестве основы, как это делают все эти молекулы, инопланетная жизнь, возможно, могла бы использовать функционально аналогичный элемент кремний, то есть у нее вообще не было бы нуклеиновых кислот, а были бы другие молекулы, которые, возможно, играют ту же роль. Если мы сможем создать такое разнообразие в наших умах и в наших лабораториях, не должна ли Вселенная быть еще более творческой и умелой?

image
Синтетическая ДНК с восемью базовыми типами азотистых оснований. Credit: Jen Christiansen

Именно по этой причине сотрудник LAB Лерой Кронин из Университета Глазго считает, что ученые вообще не должны говорить о биологии вне Земли. «Биология уникальна, — заявляет он. РНК, ДНК, белки, типичные аминокислоты? — Найдутся только на Земле». Он думает, что однажды люди вместо этого скажут: «Мы ищем «астрожизнь». (LAWDKI [тогда] еще не завоевала популярности)

Стюарт Бартлетт, исследователь из Калифорнийского технологического института, не связанный с LAB, согласен с лингвистической критикой. Бартлетт утверждает, что поиск странной жизни на самом деле не является поиском жизни. Это поиск «lyfe» [читается так же как и «life»] — термина, предложенного в статье 2020 года, которую он написал в соавторстве, по иронии судьбы, в журнале Life (Жизнь).

«Lyfe, — говорится в документе, — определяется как любая система, выполняющая все четыре процесса живого состояния». Это означает, что она рассеивает энергию (скажем, за счет еды и пищеварения), использует самоподдерживающиеся химические реакции, чтобы экспоненциально увеличивать себя, поддерживает свои внутренние условия при изменении внешних условий и получает информацию об окружающей среде, которую затем использует, чтобы выжить. «Life (Жизнь), — продолжает статья, — определяется как пример жизни, с которой мы знакомы на Земле». [То есть Life – это жизнь на Земле, Lyfe – жизнь вне Земли, основанная на иной биохимии – примечание переводчика]

image
Lyfe: выполняет все четыре процесса живого состояния. Credit: Jen Christiansen

Работа Бартлетта, хотя и отдельная от работы LAB, возникла из-за того же увлечения: «Этот таинственный, непрозрачный переход между такими вещами, как физика и химия, которые мы понимаем довольно хорошо, — говорит он, — и затем биология, которая до сих пор окутана тайной». Как жизнь вообще становится жизнью, пожалуй, самый центральный вопрос астробиологии.

Попытка выяснить, как жизнь возникла на планете, которую мы знаем лучше всего, является областью исследований «происхождения жизни». Есть две основные гипотезы того, как набор химических соединений стал сгустком живых клеток — процесс, называемый абиогенезом. Одна из них считает, что РНК способна создавать больше самой себя, потому что это то, что она делает, и что она может также катализировать другие химические реакции. Со временем эта репликация привела к появлению существ, состав которых основывался на этом генетическом коде. С другой стороны, концепция «метаболизм в первую очередь» утверждает, что химические реакции были организованы самоподдерживающимся образом. Эти сложные сообщества и их химические реакции становились все более сложными и в конечном итоге выдали генетический код.

image
Абиогенез. Credit: Jen Christiansen

Эти две основные гипотезы не исключают друг друга. Джон Сазерленд, химик из Лаборатории молекулярной биологии Медицинского исследовательского совета, является содиректором группы под названием «Сотрудничество Саймонса по происхождению жизни» (Simons Collaboration on the Origins of Life), которая объединяет предыдущие идеи о том, как та или иная подсистема, такая как генетика или ранний метаболизм, пришла первой. Но если по-честному, Сазерленд признает, что не понимает, как возникла жизнь. Никто не понимает.

И до тех пор, пока ученые не узнают больше о том, как все, вероятно, происходило на ранней Земле, утверждает Сазерленд, невозможно оценить, насколько обычным может быть что-то внеземное. Не имеет значения, что в миллиардах галактик есть триллионы звезд: если события, которые привели к жизни, в высшей степени необычны, этих многочисленных солнечных систем может быть статистически недостаточно, чтобы привести к абиогенезу – к появлению других существ.

Био-скептик

В первом выпуске академического журнала Astrobiology более двух десятилетий назад была опубликована статья Кеннета Нилсона и Памелы Конрад под названием «Неземлецентрический подход к обнаружению жизни». Но наш мозг, сформировавшийся в этой среде, не может легко принять ориентированный не на Землю подход. Как известно, мы плохо представляем себе незнакомое. «Это одна из самых больших проблем, с которой мы сталкиваемся, например, представить себе цвет, которого мы никогда не видели», — говорит Джонсон.

Поэтому астробиологи часто ищут на других планетах жизнь похожую на земную. Астрономы любят рассматривать кислород в атмосфере экзопланеты как потенциальный индикатор жизни — потому что мы им дышим — хотя атмосферы планет могут наполняться этим газом способами, не связанными с жизнью. На Марсе исследователи были взволнованы выбросами метана, органических молекул и выделением газа после того, как почва была напитана раствором того, что мы на Земле называем питательными веществами, что, возможно, указывает на метаболизм. Они создают такие термины, как «зона Златовласки» для областей вокруг звезд, где на планетах может находиться жидкая вода, подразумевая, что то, что подходит для земной жизни, подходит и для другой.

Даже когда ученые открывают незнакомые им биологические структуры, они склонны связывать их с чем-то знакомым. Например, когда Антони ван Левенгук увидел одноклеточные организмы через составную линзу своего микроскопа в 17 веке, он назвал их «анималькулами» или маленькими животными, которыми они не являются.

Хизер Грэм, которая работает в Центре космических полетов Годдарда NASA и является заместителем главного исследователя LAB, рассматривает открытие ван Левенгука как успешный поиск LAWDKI недалеко от дома. То же описание применимо к открытию учеными архей, древних одноклеточных организмов, впервые обнаруженных в 1970-х годах. «Если рассматривать эти открытия как независимые биосигнатуры в действии, то становится понятно, что люди занимались этим уже давно», — говорит Грэм.

Примерно в 2016 году Джонсон присоединилась к их рядам, найдя единомышленников-неверующих, которые хотели исследовать эту тему. На семинаре NASA, посвященном биосигнатурам, доступном только по приглашению, Джонсон сидела за одним столом с такими учеными, как Грэм, и обдумывала, как они могут использовать сложность в качестве косвенного признака жизни. В преувеличенном макромасштабе идея состоит в том, что если вы столкнетесь с парком 747-х [боингов] на Марсе, вы можете не знать, откуда они взялись, но вы будете знать, что они вряд ли случайны. Кто-то или что-то создало их.

После встречи Джонсон и ее коллеги в последний момент внесли предложение разработать инструмент для NASA. Он будет находить и измерять молекулы, чьи формы физически подходят друг к другу, как замок и ключ, потому что это редко происходит в случайных наборах химических соединений, но встречается во всех живых клетках. Однако идея с инструментом не прошла. «Именно тогда мы поняли: «Хорошо, нам нужно откатить это назад и проделать гораздо более фундаментальную работу», — говорит Грэм.

Космическое агентство дало им шанс сделать это, вскоре объявив о создании «Междисциплинарных консорциумов для астробиологических исследований». Оно пообещало многолетнее финансирование, чтобы глубже изучить идеи Джонсон и ее коллег. Однако им нужна была более крупная команда, поэтому они обратились к ученым-планетологам, биологам, химикам, специалистам по информатике, математикам и инженерам — некоторые из них были ориентированы на космос до мозга костей, а другие, по словам Джонсона, «только начали обдумывать астробиологические последствия своей работы». Это было особенно важно сделать сейчас, потому что исследователи планируют отправить инструменты для обнаружения жизни на спутники планет-гигантов Солнечной системы — Европу, Энцелад и Титан, места более экзотические, чем большинство посещенных до сих пор миров. «Большинство этих мест, о которых мы начинаем думать как о объектах астробиологии, действительно странные и разные», — говорит Джонсон. Если вы собираетесь в странное место, вы можете ожидать странную жизнь, невидимо извивающуюся за пределами досягаемости света фонарного столба.

Их предложение сработало: расширенный круг коллег превратился в LAB. Теперь проект, представляющий собой разрозненную коалицию ученых, а не одну физическую лабораторию, уже несколько лет работает в полную силу. Цель исследователей — узнать, как такие вещи, как сложность поверхности, аномальные концентрации элементов и передача энергии — например, движение электронов между атомами — помогут открыть жизнь в том виде, в котором ее никто не знает.

Работа LAB

Исследования LAB представляют собой сочетание полевых работ, лабораторных проектов и вычислений. Одним из проектов является запланированное посещение шахты Кидд-Крик в Канаде, которая уходит под землю почти на 10 000 футов (3048 метров). Его открытая яма выглядит как каменоломня, ведущая к седьмому кругу ада. На этих глубинах около 2,7 миллиарда лет назад в результате вулканической активности, оставившей после себя сульфидную руду, образовалось дно океана. Условия аналогичны тем, которые, по мнению астрономов, можно найти в «океаническом мире», подобном Европе. В шахте ученые надеются исследовать различия между минералами, образовавшимися в результате кристаллизации — когда атомы выпадают из раствора и образуют упорядоченную решетчатую структуру в том же месте, где они сейчас находятся, — и доказательствами биологических структур.

Два вида материалов могут внешне выглядеть одинаково, потому что они оба высокоупорядочены. Но команда стремится показать, что геохимические модели, которые имитируют процесс осаждения из воды, насыщенной химическими веществами, будут предсказывать тип обнаруженных там абиотических кристаллов. Кидд-Крик, например, имеет свой собственный сорт: киддкрикит, сочетание меди, олова, вольфрама и серы, кристаллизующийся из воды. Однако те же самые модели вряд ли предскажут биологические структуры, которые формируются в соответствии с другими силами и правилами. Если это окажется правдой, модели могут оказаться полезными при применении к инопланетным геохимическим условиям для предсказания естественно образующихся минералов. Все остальное, что там обнаружится, по идее, может быть живым.

Джонсон возвращается к своим постдокторским временам, используя генетические секвенаторы, актуальность которых она тогда поставила под сомнение. Однако группа нашла способ сделать их более независимыми. Исследователи планируют использовать инструменты для определения количества точек на поверхности клетки, где молекулы могут прикрепляться, например, мест, где антитела прилипают к клеткам. «У нас была гипотеза о том, что на чем-то сложном, таком как клетка, больше мест связывания, чем на маленькой частице, — говорит Джонсон, например на неживой пылинке. Иными словами, что-то живое должно иметь больше связывающих мест.

Чтобы проверить эту идею, они создают случайный пул фрагментов ДНК и отправляют его к клетке. Некоторые фрагменты будут связаны с оболочкой клетки. Затем ученые удаляют и собирают связанные фрагменты, затем захватывают несвязанные фрагменты и снова отправляют их обратно в целевую клетку, повторяя процесс в течение нескольких циклов. Потом они видят, что осталось в конце — сколько зацепило, а сколько еще свободно. Таким образом, исследователи могут сравнить «ключи», прикрепившиеся к клетке, с «ключами», прикрепившиеся к чему-то вроде пылинки.

image
Lock-and-key test. Credit: Jen Christiansen

Ученые также тщательно изучат другое ключевое различие, которое, как они подозревают, разделяет жизнь и не-жизнь: вещи, которые не являются живыми, как правило, находятся в некотором равновесии с окружающей их средой. Напротив, что-то живое будет использовать энергию, чтобы отличаться от своего окружения, предполагает член LAB Питер Гиргуис из Гарварда. «Это использование энергии, чтобы держать себя буквально отделенными от окружающей среды, определяя границы», — говорит он. Возьмем такой пример: когда ветвь является частью дерева, она живая и отличается — ограниченным образом — от своего окружения. Если вы удалите эту жизнь из ее источника энергии — вырвите ветку — она умрет и перестанет использовать энергию. «В считанное время она распадается и становится неотличимой от окружающей среды, — говорит Гиргуис. — Другими словами, она буквально идет к равновесию».

image
Живое — неживое. Credit: Jen Christiansen

Нарушение равновесия жизнью должно проявляться как химическое различие между организмом и его окружением — независимо от того, из чего состоит окружение или жизнь. «Я могу отсканировать что-нибудь, составить карту и сказать: «Покажите мне распределение калия», — говорит Гиргуис. Если появляются капли концентрированного калия, усеивающие карту только в определенных местах, возможно, у вас на руках доказательства жизни.

Работа Гиргиса в лаборатории переплетается с другой основой исследований группы: концепцией, называемой химическим фракционированием, согласно которой жизнь преимущественно использует одни элементы и изотопы и игнорирует другие. Подгруппа, исследующая эту идею, во главе с Кристофером Хаусом из Пенсильванского государственного университета, может использовать обычные данные, которые получают космические приборы, чтобы выяснить состав планеты или луны. «Если вы понимаете фундаментальные правила включения или исключения элементов и изотопов, то можете представить себе другую экосистему, в которой она по-прежнему действует по тем же правилам, но элементы и изотопы совершенно другие», — говорит Хаус. Это могло бы дать исследователям неравновесия отправную точку для того, на каких типах паттернов следует сосредоточиться при составлении их точечных карт.

В группе Хауса постдокторские исследователи изучают отложения, оставленные древними организмами в Западной Австралии. Глядя на эти образцы горных пород, они пытаются уловить закономерности, показывающие, какие элементы или изотопы использовала ранняя земная жизнь. «Мы надеемся, что сможем начать обобщать», — говорит Хаус.

Вычислительная группа LAB, возглавляемая Крисом Кемпесом из Института Санта-Фе, занимается такими обобщениями. Исследование Кемпеса сосредоточено на концепции, называемой масштабированием — в данном случае на том, как химический состав внутри клетки предсказуемо меняется в зависимости от ее размера и как обилие клеток разного размера следует определенному шаблону. Вместе с LAB Кемпес, Хаус, Грэм и их сотрудники опубликовали в 2021 году в «Бюллетене математической биологии» статью о том, как законы масштабирования будут применяться к бактериям. 

Например, если вы сортируете образец биологического материала по размеру, различия выявляются. Химический состав маленьких клеток очень похож на их окружающую среду. «Большие клетки будут все больше и больше отличаться от окружающей среды», — говорит Кемпес. Обилие клеток разного размера имеет тенденцию следовать соотношению, известному как закон мощности: множество мелких элементов с резким падением по мере увеличения размера клеток. Если вы возьмете внеземную выборку и увидите, как разыгрываются эти математические отношения — маленькие объекты, которые выглядят как их окружение, с постепенно увеличивающимися объектами, все менее похожими на свое окружение, с большим количеством первых и небольшим количеством вторых — это может указывать на то, что это — биологическая система. И вам не нужно было бы заранее знать, как химически выглядит «окружающая среда» или «биологические структуры».

image
Закон мощности. Credit: Jen Christiansen

Кронин, своего рода еретик в этой группе еретиков, имеет собственное представление о различии между живым и неживым. Он является создателем так называемой теории сборки, «способа определить, является ли что-то сложным, ничего не зная о его происхождении», — говорит он. Чем сложнее молекула, тем больше вероятность того, что она возникла в результате живого процесса.

Это может звучать как предвзятость агностицизма, но обычно все признают, что жизнь является результатом, как выразился Сазерленд, «усложнения материи». В начале был большой взрыв. Образовался водород, простейший элемент. Потом пришел гелий. Гораздо позже появились органические молекулы — конгломераты атомов углерода с присоединенными к ним другими элементами. Эти органические молекулы со временем объединились в самоподдерживающуюся самовоспроизводящуюся систему. В конце концов эта система начала создавать биологический эквивалент 747-х (а затем и настоящих 747-х [боингов]).

В теории сборки сложность молекул можно количественно определить по их «номеру молекулярной сборки». Это просто целое число, указывающее, сколько строительных блоков требуется для соединения вместе и в каких количествах, чтобы образовалась молекула. В качестве примера группа использует слово «абракадабра» (магия!). Чтобы сделать это волшебство, вам сначала нужно добавить a и b. К этому ab вы можете добавить r. К abr добавьте еще одно а, чтобы сделать abra. Затем прикрепите c, затем a, а затем d, и вы получите abracad. А к abracad можно добавить abra которую вы уже сделали. Это семь шагов, чтобы сделать абракадабру, число молекулярной сборки которой, таким образом, равно семи. Группа предположила, что более высокое число означает, что молекула будет иметь более сложный «отпечаток пальца» на масс-спектрометре — инструменте, который разделяет компоненты образца по их массе и заряду, чтобы определить, из чего он состоит. Сложная молекула показала бы более отчетливые энергетические пики, отчасти потому, что она состоит из многих связей. И эти пики являются приблизительным показателем ее номера сборки.

image
Теория сборки. Credit: Jen Christiansen

Кронин хвастался, что с помощью масс-спектрометрии он может измерить сложность молекулы, даже не зная, что это за молекула. Если метод показал, что сложность молекулы превысила заданный порог, это, вероятно, произошло в результате биологического процесса.

Тем не менее, ему нужно было это доказать. Через лабораторию NASA предоставило ему двойные слепые образцы материала, чтобы он признал или не признал его биологическим. Материал брался из космоса, ископаемых пластов и отложений заливов, а также из других мест. Один из образцов был взят из метеорита Мерчисон, 220-фунтового куска породы, полного органических соединений. «Они думали, что методика потерпит неудачу, потому что Мерчисон, вероятно, один из самых сложных межзвездных материалов, — говорит он. Но это удалось. — По сути, это говорит о том, что Мерчисон выглядит немного странно, но он мертв».

Другой образец содержал окаменелости биологического происхождения возрастом 14 миллионов лет, но предназначенные для того, чтобы обмануть метод, сделав его «мертвым» хитом из-за их возраста. «Техника довольно легко обнаружила, что они были живого происхождения», — говорит Кронин. Его результаты появились в Nature Communications в 2021 году и помогли убедить коллег Кронина в том, что его направление исследований заслуживает внимания. 

«На самом деле в команде [LAB] много скептически настроенных людей», — говорит он.

Обнаружены инопланетяне??

За пределами LAB также существует много скептицизма. Некоторые ученые сомневаются в необходимости поиска незнакомой жизни, когда мы еще не занимались поиском внеземной жизни в том виде, в каком мы ее знаем. «Я думаю, что мы еще многое можем изучить, прежде чем приступим к поиску жизни, какой мы ее не знаем», — говорит Мартина Прейнер из Королевского института морских исследований Нидерландов и Утрехтского университета.

Тем не менее, даже среди исследователей-астробиологов старой школы, ищущих земные сигнатуры на экзопланетах, подход LAB пользуется поддержкой. Виктория Медоуз из Вашингтонского университета два десятилетия размышляла о таких далеких сигналах. Она видела, как за это время изменилось поле — усложнилось, если хотите. Ученые перешли от мысли «если вы видите кислород на планете, это – беспроигрышный вариант» к мысли «беспроигрышных вариантов не существует». «Я думаю, что моя команда помогла обеспечить понимание того, что биосигнатуры должны интерпретироваться в контексте их среды, и как развивалась эта область», — говорит она. Вы должны понимать условия планеты и ее звезды достаточно хорошо, чтобы понять, что может означать кислород. «Возможно, сама окружающая среда может либо подтвердить вашу идею о том, что кислород необходим для жизни, либо, возможно, сама среда может дать ложноположительный результат», — говорит она, например, из-за кипящего океана.

Во многих отношениях, говорит Медоуз, поиск независимых биосигнатур — это лучший способ учесть такие космические условия. «Вы должны прекрасно понимать окружающую среду, чтобы быть в состоянии сказать, что что-то аномальное — что-то, что не является планетарным процессом — действует в этой среде», — говорит она. Тем не менее, эта разновидность охоты на пришельцев находится в зачаточном состоянии. «Я думаю, что они действительно только начинают, — говорит она. — Я думаю, что то, что делает LAB, в частности, является новаторской попыткой действительно подвести науку под эту концепцию».

Тем не менее, Медоуз не уверена, насколько вероятен LAWDKI. «Вопрос в том, будет ли окружающая среда на [земноподобной] внесолнечной планете настолько отличаться, чтобы решения были настолько разными?» — спрашивает Медоуз. Если условия схожи и химические вещества аналогичны, разумно предположить, что и сама жизнь будет аналогичной. «Мы ожидаем увидеть схожие научные результаты, если эти среды похожи, но, конечно, я ожидаю, что будут и вещи, которые нас удивят». Именно по всем этим причинам Медоуз, чья работа сосредоточена на экзопланетах, работает с учеными LAB, чьи исследования в настоящее время сосредоточены на Солнечной системе, чтобы объединить их два мира.

К концу гранта LAB команда планирует разработать инструменты, которые помогут космическим кораблям замечать странную и другую жизнь рядом с домом. «Мы чрезвычайно сосредоточены на конечной цели — как мы можем использовать эти инструменты и методы и помочь развить их до такой степени, чтобы они могли стать инструментами для космических миссий», — говорит Джонсон.

Однако ни одна часть информации, собранная с помощью одного прибора, не может надежно обозначить что-то живым. Таким образом, группа работает над комплектами устройств, опираясь на все свои основные направления, которые работают вместе в разных средах, например, в мирах, окутанных жидкостью, или в каменистых пустынях. Грэм собирает наборы образцов, которые подгруппы LAB могут протестировать в циклическом режиме, чтобы увидеть, как складываются их результаты. Они могут искать, скажем, молекулы с большим числом сборок, сосредоточенные в ограниченных областях, которые отличаются от окружающей их среды.

Даже если эти подходы в совокупности что-то найдут, вряд ли это даст окончательный ответ на вопрос «Мы одни?» Это, вероятно, даст ответ «может быть», по крайней мере, на какое-то время. Эта серая мгла может разочаровать тех, кто хотел бы увидеть заголовки «Инопланетяне обнаружены!» вместо «Инопланетяне обнаружены?? Загляните через 10 лет».

«Я понимаю это разочарование, — говорит Джонсон, — потому что я беспокойный человек». Это беспокойство отчасти связано с неизбежностью ее собственной смерти. Конца времени, когда она выйдет из равновесия со своим окружением. Исчезновение ее сложности, ее обнаруживаемости и способности обнаруживать. «У нас есть эти эфемерные жизни, — говорит она. — У нас есть этот мир, которому придет конец. У нас есть эта звезда, которая умрет. У нас есть этот невероятный момент. Мы здесь: живые и разумные существа на этой планете». И все потому, что в какой-то момент жизнь началась. Это могло происходить десятки, сотни, тысячи, миллионы или миллиарды раз на других планетах. Или, может быть, это произошло только здесь. «Это просто кажется, — говорит Джонсон, — необыкновенной вещью, но которую я хочу узнать о Вселенной, прежде чем умру»

Эта статья будет первоначально опубликована под названием «Жизнь, какой мы ее не знаем» в журнале Scientific American 328, 2, 32–39 (февраль 2023 г.). doi:10.1038/scientificamerican0223-32

Из ахивов Scientific American:
Поиски внеземной жизни. Карл Саган, октябрь 1994 г.

Сара Скоулз — научный журналист из Колорадо, автор статей в WIRED Science, редактор Popular Science и автор книг «Вступая в контакт: Джилл Тартер и поиски внеземного разума» (Pegasus Books, 2017) и «Они уже здесь: культура НЛО и почему мы видим тарелки» (Pegasus Books, 2020). 

Последние статьи Сары Скоулз:
NASA’s UFO Study Isn’t Really Looking for Space Aliens
Radioactive Material Is Basically Everywhere and That’s a Problem
Nuclear-Testing ‘Downwinders’ Speak about History and Fear

Перевод: Александр Тарлаковский (блог tay-ceti.space)
Оригинал: The Search for Extraterrestrial Life as We Don’t Know It

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

11

Это пользовательский материал, написанный участником сообщества, который не входит в состав редакции или администрации. Поддерживая авторов оценками, вы помогаете нашему сообществу развиваться.

Войдите, чтобы видеть ещё 11 комментариев, участвовать в обсуждении и не видеть рекламу.
Экономный Знайка
Вечность назад

Спасибо за интересный объёмный материал, Александр! Пропустил его на прошлой неделе :(

Показать скрытые комментарии

Загружаем комментарии...

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Отправить Отмена
[X]
Зарегистрируйтесь на сайте, чтобы не видеть рекламу, создавать и отслеживать темы, сохранять статьи в личные закладки и участвовать в обсуждениях
If you were unable to log in, try this link.