«Космический полигон» для проверки теории панспермии

Охотники за экзопланетами в этом году получили золотую медаль за невероятное открытие семи скалистых тел на орбитах вокруг карликовой звезды TRAPPIST-1. Эта находка породила большие надежды среди энтузиастов поисков иных жизненных форм, предоставив им прекрасную перспективную цель. Новая работа гарвардских ученых предлагает на примере этой «густонаселенной» планетной системы оценить уровень вероятности, с которой жизнь может распространяться с одной планеты на другую, и, возможно, положить конец неопределенности в отношении нашего собственного статуса «коренных землян».

В течение нескольких десятилетий сторонники теории панспермии — переноса микроскопических живых организмов между планетами и даже целыми планетными системами — разрабатывали следующий сценарий: комета или астероид падает на планетоподобный объект, содержащий уже развившуюся до определенного уровня жизнь, и «выбивает» ее частицы в космос. После долгих странствий в межпланетном и межзвездном пространстве какая-то часть этого материала в конечном итоге попадает на другие планеты, где «семена жизни» успешно «прорастают» и продолжают эволюционировать.

По мнению некоторых ученых, такой механизм «загрязнения» пространства примитивной жизнью может быть наиболее действенным способом ее распространения во Вселенной, и если он в самом деле работает — это значительно повышает вероятность того, что все живое на нашей планете, возможно, имеет внеземное происхождение.

Тем не менее, модель панспермии страдает от множества неопределенностей. Сильный нагрев, сопровождающий соударения астероидов с поверхностью скалистой планеты, должен полностью «стерилизовать» упавшее тело, а в межпланетном пространстве такое же действие оказывают космические, ультрафиолетовые, рентгеновские и гамма-лучи. Строго говоря, все эти факторы присутствуют и в Солнечной системе, поэтому, если каким-то образом удастся доказать возможность переноса жизни, например, между Землей и Марсом, теория получит весьма существенное подкрепление. Пока же ученым остается только прибегать к компьютерному моделированию.

Но, может быть, имеется другой способ? Нельзя ли доказать справедливость теории панспермии на примере планет иных звезд? Если биосигнатуры (газообразные вещества, возникающие в процессе жизнедеятельности) будут обнаружены с помощью спектрального анализа на разных спутниках одной звезды, это может стать достаточно убедительным доказательством, считает Манасви Лингам из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (Manasvi Lingam, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts). Он утверждает, что такие наблюдения находятся в пределах возможностей телескопов следующих поколений — таких, как Large UV/Optical/Infrared Surveyor (LUVOIR). Ученый уверен, что система TRAPPIST-1 — не самое плохое место для начала соответствующих исследований. Расстояния между тремя ее планетами, уверенно отнесенными к узкой «зоне обитаемости», в полсотни раз меньше расстояния от Земли до Марса.

Лингам и его коллега Ави Леб (Avi Loeb) думают, что это должно повысить шансы переноса жизни в двух отношениях — благодаря увеличению количества участвующего в «обмене» материала и сокращению времени его прохождения через опасное межпланетное пространство.

«Даже если допустить, что вероятность зарождения жизни в известном нам варианте в общем случае мала, тройное «бросание костей» в системе TRAPPIST-1 существенно увеличивает общие шансы на успех», — объясняет Леб. Чтобы получить более твердый ответ, он с коллегой обратился к математике. В новой статье, опубликованной на сайте arXiv.org, исследователи использовали простую механическую модель «зоны обитаемости» TRAPPIST-1, чтобы ответить на два вопроса: если частицы вещества выбрасываются с одной планеты, то какова вероятность того, что они будут захвачены соседней, и каким будет среднее «время в пути» для этих частиц?

Рассмотренная модель предполагает, что панспермия в системе TRAPPIST-1 на несколько порядков более вероятна, чем в системе «Земля-Марс». Ученые пришли к выводу, что более «перегруженные» орбиты планетных систем большинства красных карликов (наиболее распространенные звезды в Галактике) подразумевают, что часть скалистого материала, «потерянного» одной планетой в результате ее столкновения с крупным астероидом и позже попавшего на другую планету, в данном случае может примерно в тысячу раз превышать подобное значение для любой пары каменистых планет Солнечной системы.

Леб и Лингам распространяют полученный результат на все «карликовые» звездные системы, в которых компаньоны, фигурально выражаясь, контактируют друг с другом, а в «зону обитаемости» попадают сразу несколько объектов. Для ученых также весьма важна определенная общность планет TRAPPIST-1 и окружающей среды на Земле: они склонны рассматривать подобные системы как некие «острова», с которых может начинаться «миграция» жизни. Опираясь на модели островной биогеографии и теоретической экологии, они предполагают, что это может быть не только следствием явления панспермии как таковой: серьезной предпосылкой роста количества видов ее потенциальных «носителей» является большая концентрация экзопланет в «зонах обитаемости» вокруг красных карликов, что ведет к увеличению биоразнообразия и повышает вероятного того, что какой-то из организмов «переживет» жесткие условия открытого космоса.

Но и у этой простой модели имеются ограничения. Руководитель факультета астробиологии в Колумбийском университете Калеб Шорф (Caleb Scharf, Columbia University, New York) предостерегает от чисто механистического переноса масштабов воздействия в системе TRAPPIST-1 на Солнечную систему. Дело в том, что при плотной «упаковке» планетных орбит между ними может просто не остаться достаточного количества астероидов или короткопериодических комет, обеспечивающих ударное воздействие, необходимое для «извлечения» материала и его последующего обмена с другими планетами. Предложенная модель также ничего не говорит о шансах жизни на «выживание» в первые моменты после ее внедрения в чужую среду, и в состоянии только оценить долю вещества, воздействующего на конкретную планету, а не его общую массу. Наконец, она не содержит информации о сложных процессах, которые могли бы предотвратить «миграцию» примитивных организмов или, наоборот, помочь им пережить последствия межпланетного путешествия.

Тем не менее, если эксперименты по поиску биосигнатур на планетах TRAPPIST-1 дадут положительные результаты, в будущем это может иметь серьезные последствия. «Если жизнь обнаружится в рамках этой системы, но мы не найдем никаких доказательств того, что панспермия способствовала переносу ее на другие планеты, — рассуждает Манасви Лингам, — будет трудно представить, что такой механизм окажется настолько же эффективным в других, менее подходящих системах, в частности, подобных нашей». С другой стороны, любое открытие явления панспермии в TRAPPIST-1 или в системах прочих красных карликов будет воспринято как проявление некоего «Творца» и одновременно приведет к осознанию того, что мы не одиноки во Вселенной. Верификация этого механизма распространения жизни коренным образом изменит наше представление о том, как она «осваивает новые территории» в космическом пространстве, и переведет в иную плоскость все дебаты вокруг нашего внеземного происхождения, не дав ответа на основной вопрос — как, собственно, зародилась САМАЯ ПЕРВАЯ жизнь, с которой началось ее триумфальное шествие по галактикам.