С точки зрения человека, возникновение жизни на Земле и появление на ней разумных существ - величайший качественный скачек в процессе развития материи во Вселенной.
Возможно, нам просто повезло. На Земле совпало несколько благоприятных для зарождения жизни обстоятельств.
Далеко не всякая звезда становится солнцем, окруженным планетами: если туманность, из которой произошла звезда, вращалась бы чуть медленнее, планеты бы не возникли.
Далеко не всякая звезда, даже с планетами, способна создать на них условия, пригодные для жизни. Ведь для зарождения и развития жизни нужно много времени - миллиарды лет. Все это время звезда должна гореть одинаково. Тогда условия на планете будут постоянны, и жизнь сможет к ним приспособиться.
Кроме того, орбита планеты, на которой возникла жизнь, должна быть круговой. При вытянутой эллиптической орбите, на планете, при приближении к солнцу, испарялась бы вся вода, а при удалении от него, вся вода превращалась бы в лед. Играют роль также и размеры планеты.
В нашей Галактике 100 миллиардов звезд. И уж, наверное, в ней есть планеты, похожие на Землю.
Поиски жизни в Солнечной системе.
Еще в 18 веке английский астроном В. Гершель, тот самый, который открыл планету Уран, считал, что солнечные пятна представляют собой участки твердой поверхности под ярко светящимися солнечными облаками. И там могут обитать живые существа, органы чувств которых приспособлены к условиям на Солнце.
Однако, гораздо больший интерес в то время вызывал наш спутник - Луна - ближайшее к Земле небесное тело. В 1880 г. один из первых популяризаторов науки Камилл Фламмарион в своей книге "Популярная астрономия" достаточно много внимания уделил вопросу "обитаема ли Луна?". Считалось, что на Луне есть атмосфера, а, значит, там вполне возможна жизнь, правда "очень непохожая" на земную. Главным отличием селенитов (так называли жителей Луны) считалось наличие крыльев, с помощью которых они могут подниматься на "высокие" лунные горы. Но уже к концу 19 века было окончательно установлено, что на Луне жизни нет.
Конец 19 века - это "эпоха Марса". В 1877 г. итальянский астроном Дж. Скиапарелли обнаружил на поверхности планеты загадочную сеть прямых пересекающихся линий, которые были названы "каналами". Долгое время "каналы" Марса считались прямым доказательством разумной жизни на планете. Но взгляд в более мощные телескопы показал, что "каналы" - оптическая иллюзия. При большем увеличении они распадаются на отдельные извилистые нечеткие линии.
С выходом человека в космос появились новые возможности исследования планет, и земляне снова с надеждой обратили взор на соседние планеты.
Поиски жизни на планетах земной группы.
Солнце – раскаленный плазменный шар с температурой у поверхности около 6000 градусов по шкале Кельвина и температурой ядра 14–15 млн. градусов Кельвина. Поэтому жизнь на Солнце не возможна. Следует сразу оговориться, что мы будем вести речь только о жизни, подобной земной. Потому что об этой форме жизни мы знаем больше всего, а главное, знаем каковы должны быть условия, чтобы такая жизнь могла возникнуть. Если нам повезет, и мы встретим в наших исследованиях небесное тело, аналогичное нашей планете и такой же звезды как наше Солнце, то именно там, прежде всего, следует искать жизнь.
На Луне почти нет атмосферы. Луна не может удержать густую атмосферу у своей поверхности, так как мала сила ее тяготения. До сих пор не известно есть ли на Луне вода. В 1969 г. на Луну высадился человек. И тогда стало окончательно ясно, что Луна – безжизненный мир.
Венера долго была кандидатом на обитаемость. Гравитация на Венере такая же, как и на Земле, а высокое давление вовсе не препятствует развитию жизни на планете. Жизнь на Венере могла бы существовать на высотах около 55 км, где давление и температура близки к нормальным земным величинам. Гораздо хуже обстоят дела с составом атмосферы Венеры. Большей частью в ней содержится углекислый газ. Но и на Земле первоначально атмосфера состояла из углекислого газа, который в большом количестве выпадал на поверхность в виде соединений. Жизнь зародилась именно в таких условиях. Позже, под влиянием жизнедеятельности бактерий, состав атмосферы полностью сменился на современный. Таким образом, Венеру не стоит полностью исключать из рассмотрения.
Марс издавна привлекал ученых и являлся предметом бесконечных споров по поводу жизни на его поверхности.
Красная планета потому имеет такой цвет, что в марсианском грунте содержится от 5 до 15% окислов железа или, попросту говоря, ржавчины. Среднегодовая температура на экваторе -15о, низкое атмосферное давление, как на Земле, на высоте 40 км. Притяжение в 3 раза меньше земного, но в 2 раза больше лунного.
На Марсе есть вода. Она содержится в атмосфере в виде пара и в некотором количестве в полярных шапках, как примесь обыкновенного льда к замерзшей углекислоте. На поверхности планеты воды нет. Но достаточно большое количество ее содержится в виде вечной мерзлоты. Рассматривая возможность развития жизни на Марсе надо, однако, принять во внимание, что атмосфера на этой планете очень разрежена.
В 1975 г. на поверхность Марса опустились аппараты "Викинг-1" и Атмосфера Марса видна над поверхностью. "Викинг-2". На их снимках видны плотные облака вблизи вершин гор или вулканов и туман, осевший в долинах между горами. Вершины поднимались над облаками. Дул слабый восточный ветер.
Однако все эксперименты не дали определенных результатов. Анализ органического вещества в грунте Марса показал, что микроорганизмов там нет. Однако, существует некая повышенная активность марсианского грунта, поскольку в результате химических реакций наблюдается выделение кислорода.
Из планет земной группы остался только Меркурий. Что увидел бы космонавт, высадившись на его поверхность? Черное небо, на котором пылает огромное Солнце. Суровая черно-рыжая поверхность, покрытая острыми обломками скал и слоем пыли. Мир безмолвия, мертвый мир, застывший мир далекого прошлого Солнечной системы. Нестерпимая жара от огромного Солнца, которое застыло надолго в одной точке небосвода и очень медленно, в течение многих земных суток, смещается с востока на запад. Но вот наступает ночь, и космический холод охватывает районы, где еще недавно была жара. Вследствие таких условий на Меркурии жизнь также маловероятна.
Особняком стоит Плутон со своим спутником Хароном. Температура его поверхности -230о. Атмосфера в привычном понимании этого слова отсутствует, так как находится в замороженном состоянии. Ученые предполагают, что Плутон является потерянным спутником Нептуна.
1.2. Поиски жизни на спутниках планет-гигантов.
Современные данные о Юпитере - о его химическом составе, внутреннем строении и радиационных поясах, - говорят в пользу того, что в облаках планеты-гиганта могла бы зародиться жизнь. Юпитер почти на 82% по массе состоит из водорода и на 17% из гелия. В слоях юпитерианской атмосферы обнаружена вода комнатной температуры при давлении в 20 атмосфер. Наличие воды в атмосфере планеты создает благоприятные условия для развития микроорганизмов.
Простейшие микробы могли бы существовать и на спутнике Сатурна Титане. Он имеет густую атмосферу из азота. В ней присутствуют элементы, из которых развилась жизнь на Земле.
Уран и Нептун также имеют плотную водородно-гелиевую атмосферу и оболочки из обычного льда.
Еще более вероятным кандидатом является один из галилеевых спутников Юпитера Европа. Ее поверхность покрыта льдом, под которым, по всей видимости, находится океан жидкой воды.
На спутнике Сатурна - Титане.
Планеты у других звезд.
Еще в IV веке до н. э. Эпикур высказал смелое предположение о бесконечной множественности миров, что как он считал, логично проистекает из факта бесчисленности "атомов". Его современник Аристотель имел иное мнение: он видел Землю уникальным центром безупречного кристаллического неба.
Представление о множественности миров возродилось после появления системы мира Коперника. Надо заметить, что у Коперника Вселенная была конечной, замкнутой сферой неподвижных звезд, и неподвижное Солнце составляло ее абсолютный центр. Идею о том, что Вселенная бесконечна и не имеет центра, а звезды такие же солнца, как и наше и могут иметь около себя планеты, высказал Джордано Бруно. Широко известен его тезис: "Имеются бесчисленные солнца, бесчисленные земли, на этих мирах могут обитать живые существа…". Однако тезис этот был сформулирован под влиянием взглядов другого, не менее известного мыслителя, приближенного римского папы, Николая Кузанского (настоящее имя Николай Кребс). Большинство его сочинений было издано после его смерти. Видимо это и спасло его от преследований инквизиции. Вот, что утверждал великий Кузанец: "Наша Земля в действительности движется, хотя мы этого не замечаем. Земля - благородная звезда, имеющая свои особые и отличительные от других звезд свет, тепло и влияние. Жители других звезд несоизмеримы с обитателями нашего мира. В отношении других звездных областей мы равным образом подозреваем, что ни одна из них не лишена обитателей и у единой Вселенной, по-видимому, столько отдельных мировых частей, сколько звезд, которым нет числа."
Для доказательства правоты Эпикура человечеству потребовалось более двух тысяч лет.
Открытие планетных систем у ближайших звезд.
В конце 1995 г. произошло долгожданное событие: была обнаружена первая экзопланета, т.е. внешняя по отношению к Солнечной системе планета, обращающаяся вокруг другой звезды. В настоящее время известно в общей сложности более двухсот планет у других звезд.
Светясь отраженным светом, планеты в миллиард раз более тусклы, чем их центральные звезды. Однако, обнаружить их можно благодаря методу сверхточных спектроскопических наблюдений, разработанному в начале 90-х годов нашего столетия. Не видя самих планет, можно обнаружить их по гравитационному влиянию на центральную звезду, проявляющуюся в периодическом колебании линий в ее спектре.
Кривая изменения лучевой скорости звезды изменяется подобно синусоиде. Звезда и планета начинают двигаться по орбите вокруг общего центра масс (барицентра).
Оказалось, что орбиты некоторых планет представляют собой довольно сильно вытянутые эллипсы. Так, например, эксцентриситеты орбит планет у звезд 16 Лебедя В, Глизе 3021 и HD 210277 составляют 0.57, 0.51 и 0.45 соответственно. Для сравнения, в нашей системе наибольшие эксцентриситеты у Меркурия и Плутона (около 0.2), а у всех остальных планет орбиты почти круговые с эксцентриситетом меньше 0.1.
Еще более удивительным оказался тот факт, что некоторые из открытых внесолнечных планет расположены чересчур близко от своих звезд - значительно ближе, чем Меркурий от Солнца! Например, планета около звезды 51 Пегаса имеет массу около половины Юпитера и находится на орбите в 8 раз более близкой, чем Меркурий. Температура ее поверхности составляет примерно 1000о, за что в дальнейшем этот тип планет получил название "горячие юпитеры".
Характеристики экзопланет.
С открытием "внесолнечных" планет у астрономов появилась возможность провести некоторое сопоставление их характеристик с характеристиками планет, которые мы считаем "своими". Из этого сопоставления явствует, что вполне возможно наша Солнечная система не является "нормой". Покрытая кратерами поверхность Луны и других тел, сильный наклон оси вращения Урана к плоскости его орбиты, многие другие явления говорят о том, что в начальный период существования нашей системы они пережили множество яростных ударов. Согласно оценкам, в течение первых 100 млн. лет в небе над Землей появлялось по одной яркой комете еженедельно!
Возможно, что в течение первых 500 млн. лет в нашей системе было 10 или 11 планет. Это большое везение, что такие планеты, как Земля, не были вышвырнуты гигантами на сильно вытянутые орбиты, подобно планете у 16 Лебедя В.
Для того чтобы, в конце концов, получилась аккуратная круглая орбита, может быть необходимы определенные начальные условия. Почти идеально круглая орбита крупнейшей нашей планеты -Юпитера - способствует тому, что стабильными остаются орбиты только 8 планет. Это подтверждается математическим моделированием. Если бы у Юпитера орбита была бы эксцентрической, то Земля и Марс, вероятнее всего, уже давно были бы вышвырнуты за пределы Солнечной системы. Не существовало бы в подходящей для обитания зоне планет "земного типа".
Открытие первых планет у других звезд, вместе с доказательством множественности планетных систем, предложило исследователям ряд новых головоломок.
Какая доля звезд обладает собственными планетами? Существуют ли планетные системы сходные с нашей? Обычно ли местонахождение небольших, землеподобных планет в зоне возможного обитания, где температуры позволяют жизни возникнуть? Ответов на эти вопросы пока нет.
