Есть ли жизнь в космосе? Харьковский астроном о возможности существования внеземных цивилизаций

Харьковский астроном Иван Григорьевич Слюсарев рассказал о возможности существования внеземных цивилизаций и перспективах добычи полезных ископаемых на Луне и астероидах.

Летом в Харькове состоялись два научных события, посвященных астрономии: II-я украино-итальянская междисциплинарная научная встреча «Одиноки ли мы во Вселенной?» и «День астероида» — открытая научно-просветительская онлайн-встреча, посвященная астероидам как источнику знаний, опасности и ресурсов. Старший преподаватель кафедры астрономии ХНУ имени Каразина, кандидат физико-математических наук, Иван Григорьевич Слюсарев, который принимал участие в обеих конференциях, рассказал об основных затронутых темах на данных мероприятиях.

— Что думают ученые о возможности существования цивилизации, подобной земной?

— 1960-е годы были золотым десятилетием в астрофизике, когда открыли космические мазеры, квазары, пульсары, реликтовое излучение, рентгеновские источники. Эти годы были также наиболее богаты идеями о связях с другими цивилизациями, именно развитыми цивилизациями. Это связано с тем, что человечество само осознало себя как такую, высокоразвитую цивилизацию. Тем самым Земля, как наш дом, как родная планета была, в принципе, освоена. Выход за пределы атмосферы, первые полеты к Луне и Марсу, радиолокаторы и радиотелескопы (гигантский радиотелескоп Аресибо в Пуэрто-Рико с диаметром зеркала 300 метров был построен в это же время — первые наблюдения начались в 1964 году) открыли дорогу к осмыслению проблемы связи с разумной жизнью во Вселенной.

В главном астрономическом периодическом издании СССР — в «Астрономическом журнале» в 1964 году была опубликована статья «Передача информации внеземными цивилизациями», в которой Николай Кардашёв (1934-2019) предложил схему классификации гипотетических внеземных цивилизаций, а именно, разделил их на три класса:

I тип: цивилизация использует всю доступную энергию и ресурсы своей планеты;

II тип: цивилизация использует всю энергию звезды, вокруг которой обращается планета;

III тип: цивилизация использует для своих нужд энергию своей галактики.

Очевидно, что наша собственная земная цивилизация принадлежит к типу 1. Цивилизация второго типа по Кардашёву должна научиться собирать всю энергию своей звезды. За 4 года до работы Кардашёва появилась широко известная теперь концепция инженерной структуры, пригодной для этой цели. В 1960 г. в статье «Поиск искусственных звездных источников инфракрасного излучения» выдающийся физик-теоретик Фримен Дайсон (1923-2020) предложил понятие сферы (она теперь носит его имя), которую строит такая цивилизация. Таким образом существование более развитых цивилизаций тогда считалось возможным. Более того, современный уровень вычислительной техники позволяет поставить задачу выявления таких цивилизаций 2-го типа — путем сравнения каталогов звезд, полученных в разное время, можно искать «пропавшие» звезды, то есть такие источники, которые перестали излучать свет за время, прошедшее между составлениями таких каталогов. Однако, на мой взгляд, наиболее остроумным доказательством наличия разумной жизни во Вселенной служит тот факт, что никаких контактов эти высокоразвитые формы жизни, с нашей земной цивилизацией иметь не хотят (парадокс Ферми).

— На каких планетах может быть жизнь?

—  Давайте определимся, что считать жизнью. В 1994 году комиссия НАСА, отталкиваясь от идей Карла Сагана сформулировала определение жизни, пожалуй, самым коротким образом — живой может считаться «самоподдерживающаяся химическая система, способная к дарвиновской эволюции». Очевидно, для идентификации вещества как живого, в соответствии с этими критериями и/или определениями, необходимо это вещество заполучить и исследовать непосредственно в лаборатории. Не менее очевидно, что у современной астрономии средств для этого нет, ведь астрономия наука наблюдательная, а не экспериментальная, как, например, физика или биология. Сейчас в силах астрономии выявить возможные признаки наличия биосферы на другой планете – так называемые биомаркеры, кислород в больших количествах, наличие спектральных признаков хлорофилла.

— Расскажите о попытках землян установить контакт с внеземными цивилизациями.

— Начало направленного поиска внеземных цивилизаций, можно отнести к 1959 г., когда в ведущем мировом научном журнале “Nature” была опубликована работа Авторы показали, что на данном уровне развития радиоастрономии уже можно было рассчитывать на обнаружение внеземных цивилизаций, уровень технологии которых подобен нашей земной, при условии, что они не слишком далеки от нас.

В 1974 г. 1679 бит информации, в которых было закодировано простое изображение, были отправлены при помощи радиотелескопа в Аресибо  (Пуэрто-Рико) в шаровое скопления М13, (расстояние 25,1 тыс. световых лет). Это был рисунок размером 23 х 73 точки в котором схематически обозначено положение Солнечной системы, показаны человеческие существа и  химические формулы.

Другой подобный проект (Cosmic Call) был выполнен уже на новом этапе развития радиоастрономии летом 1999 года, когда из Евпатории было выполнено 4 сеанса передачи информации к четырём звёздам солнечного типа (16 Лебедя, 15 Стрелы, Глизе 777, HD 178428). Каждая из двадцати трёх страниц послания представляет собой последовательность из 16129 двоичных символов, допускающую единственное целочисленное разложение в виде квадратной матрицы 127×127. Самая первая страница посвящена числам, вторая — арифметическим операциям с ними, третья — экспоненциальной записи. На последующих страницах были размещены сведения по астрономии, биологии, географии, космологии. Двадцать первая страница описывает антенну и передатчик использовавшегося радиотелескопа. Последняя, двадцать третья страница, содержит приглашение любому, кто прочитал послание, откликнуться и сообщить сведения о себе. Общая длина послания превышала 1,7 миллиона двоичных символов.

6 июля 2003 года  был проведен еще один сеанс отправки посланий уже к другим 5 звездам. В обоих случаях расстояния до звезд были в диапазоне 30-70 световых лет.

— Были ли ответы из космоса?

— Нет. Однако было несколько любопытных случаев, когда возникало серьезное подозрение, что удалось принять сигналы от внеземных цивилизаций. Самый известный был в 1977 году, когда был зарегистрирован знаменитый «Wow!»-сигнал. Сильный узкополосный радиосигнал был зарегистрирован доктором Джерри Эйманом 15 августа 1977 года во время работы на радиотелескопе «Большое ухо» в Университете штата Огайо, в рамках проекта SETI. Характеристики сигнала (полоса передачи, соотношение сигнал/шум) соответствовали, в некоторых интерпретациях, теоретически ожидаемым от сигнала внеземного происхождения.

Поражённый тем, насколько точно характеристики полученного сигнала совпадали с ожидаемыми характеристиками межзвёздного сигнала, Эйман обвёл соответствующую ему группу символов на распечатке и подписал сбоку «Wow!» («Ого-го!»).

Эта подпись и дала название сигналу. Локализация источника соответствовала созвездию Стрельца.

Разгадка пришла не скоро. В середине 2000-х были открыты две периодические кометы 266P / Christensen и P / 2008 Y2 (Gibbs), которые как раз 15 августа 1977 года проходили по соседству со звездой из Стрельца. Эфемериды для обеих комет в тот момент давали положение их как раз вблизи сигнала «Wow». Каждая активная комета, такая как 266P / Christensen и P / 2008 Y2 (Gibbs), окружена большим водородным облаком с радиусом в несколько миллионов километров вокруг их ядра. Именно на длине волны излучения водорода и был зафиксирован исходный сигнал. Так что, скорее всего был зарегистрирован сигнал от водородной оболочки комет, а не от внеземной цивилизации.

— Расскажите о Луне как потенциальном источнике полезных ископаемых.

— Поверхностный слой Луны богат минералом ильменитом, который на Земле используется как источник Титана. Также из-за отсутствия атмосферы, магнитного поля и постоянного облучения Солнечным ветром верхний слой лунного грунта содержит ³Не — перспективное топливо для будущих термоядерных реакторов (на возможность такого использования лунного грунта обратили внимание еще в 1986 году), его содержание составляет десятки мг на 1м³ грунта (для сравнения содержание Урана в земной морской воде 2 мг на 1 м³) По некоторым оценкам добыча ³Не из слоя толщиной в 3 метра и площадью в 1,5 км² сможет питать 0.5 ГВт станцию в течение года.

— Какие металлы и минералы встречаются на астероидах?

— По земным метеоритам, являющимся обломками содержащих металл астероидов (которых падает всего 4% от всех остальных) известно, что железо находится в сплаве с никелем. Кроме того, бывают очень незначительные включения платины, палладия, рутения, иридия, осмия (миллионные доли). Всего известно более 200 минералов в веществе метеоритов, часть из них на Земле не встречается.

— Где они могут использоваться человеком? 

— Исходно предполагается два пути — доставка метеоритного вещества на Землю и использование его «на месте». В первом случае важны редкоземельные элементы, которые находят широкое использование в электронике. Во втором случае железо может использоваться для постройки в космосе космических станций и аппаратов. Однако для такого использования необходима энергия для плавки, современных солнечных батарей для этого явно недостаточно.

— Как в ходе истории человечества использовались металлы с упавших на Землю астероидов? 

— На земле самородное железо в больших количествах не встречается, поэтому в древности находки метеоритного железа использовались для изготовления различных церемониальных вещей и подношений, подарков царственным особам. Так, достоверно известно, что среди вещей в гробнице Тутанхамона были два ножа, изготовленных из метеоритного железа. Более недавний пример — в 1814 году императору России Александру I в Англии подарили саблю, клинок которой сделан из метеорита, упавшего в Южной Африке. Это теперь экспонат Эрмитажа.

— Велись ли на Земле промышленные разработки «космических» ресурсов?

— Единственная попытка в промышленном масштабе разработать добычу метеоритного железа была предпринята в США в самом начале 20-го века инженером Дэниэлом Берринджером. Он выкупил земли, на которых расположен знаменитый ныне Аризонский метеоритный кратер, организовал акционерное общество по разведке местоположения под землей железного метеорита и начал проводить буровые работы. Надо сказать, что в то время большинство ученых отвергало возможность образования кратеров за счет падения астероида не только на Земле, но и на Луне, где крупные кратеры являются доминирующей структурой поверхности. Однако эта история имеет печальный конец — после 20 лет непрерывных поисков денег для продолжения неуспешных буровых работ, Берринджер натолкнулся на статью одного физика, который своими расчетами доказывал, что металла, который искал Берринджер, сохраниться при взрыве не могло, так как энергия удара была так велика, что он должен был испариться. Вскоре после этого сообщения Берринджер умер от инфаркта. Однако его наследники до сих пор владеют землей, на которой расположен кратер, так что в конце-концов эта геологическая структура таки приносит прибыль, хоть и иным путем, чем предполагал сам Берринджер.

— Какие страны планируют начать добычу полезных ископаемых в космосе? 

— Президент США Барак Обама в конце 2015 года подписал принятый Конгрессом Закон о конкуренции в сфере коммерческих космических пусков. Закон предусматривает поощрение коммерческих поисков и утилизации космических ресурсов в национальных интересах, отмену правительственных барьеров в этой сфере для развития экономически оправданных отраслей, использующих космические ресурсы, обеспечение права коммерческих компаний США использовать космические ресурсы, не принося при этом ущерба.

Вслед за США принял свой Закон от 20 июля 2017 г. об исследовании и использовании космических ресурсов и Люксембург. Эти национальные инициативы положили начало международному диспуту о правомерности частных притязаний на общее наследие человечества и необходимости пересмотра норм действующего международного космического права.

Разработка законов — единственное, чем реально пока могут заниматься специалисты. Я считаю, что экономически никакой необходимости доставлять на Землю полезные ископаемые из космоса сейчас или в ближайшем будущем нет. Так, например, действующая американская миссия по исследованию астероида (101955) Бенну — OSIRIS-REx предполагает забор и доставку на Землю около 60 г (!) грунта астероида. Это будет стоить порядка миллиарда долларов. Сложно даже представить, сколько тогда будет стоить доставка на Землю груза весом в сотни килограммов или даже тонн.

— Есть ли у нашей страны перспективы разработки космических полезных ископаемых?

— В Украине есть свой ракетоноситель, но нет космодрома и нет производства собственно космических аппаратов. Также у нас есть специалисты, способные решить задачу поиска целей для будущих миссий к астероидам, которые могут содержать металл. Именно эти люди, их интеллектуальный потенциал — тот ресурс, с которым наша страна может конкурировать на мировой арене.

Все выступления в рамках украинско-итальянской междисциплинарной научной встречи

Иллюстрации взяты из открытых источников