Лев Гиндилис – SETI: Поиск Внеземного Разума (страница 82)

Ближайшим к углероду четырехвалентным элементом является кремний. В периодической системе элементов Менделеева он расположен в одной группе с углеродом, непосредственно под ним. Обилие кремния во Вселенной меньше, чем углерода, но все же он достаточно распространенный элемент; на Земле, например, его много больше, чем углерода. Можно ли на основе кремния построить длинные молекулярные цепи? Связь между атомами кремния приблизительно вдвое слабее, чем между атомами углерода. Но главное не в этом; главное в том, что связь кремний-кремний много слабее связи кремний-кислород и кремний-водород. Поэтому длинные цепочки, основанные на структуре —Si—Si—Si—Si—, создать сложно. Но эта трудность не является непреодолимой. Оказалось, что можно создать кремниевые полимеры на основе кремний-кислородных связей, т. е. на основе цепочки: —Si—O—Si—O—, где атомы кремния чередуются с атомами кислорода. Такие полимеры (силоксаны) стабильны и могли бы послужить основой «кремний-органической» жизни.

В условиях относительно низких температур, которые господствуют на поверхностях планет, кремний-органическая жизни не может возникнуть. Этому препятствует чрезвычайно сильное сродство кремния к кислороду. При температуре меньше 1000 К даже в очень богатой водородом восстановительной атмосфере кремний вместо того, чтобы соединиться с водородом и образовать силан SiH₄ (аналогичный метану в химии углеродных соединений), соединяется с кислородом, присутствующим пусть в самом ничтожном количестве, и образует двуокись кремния SiO₂ . Однако при высокой температуре, больше 1 000 К, простейшие кремний-органические соединения, такие как силан, все же образуются. Наряду с другими кремний-водородными соединениями они могут стать исходным материалом для образования более сложных кремний-органических молекул. Следовательно, жизнь на основе кремния может возникнуть только в условиях высоких температур, которые имеют место в атмосферах звезд или в недрах планет. В связи с этим невольно возникает вопрос: может быть, не так уж не правы были те ученые, которые допускали возможность существования жизни на Солнце? Конечно, с нашей обычной точки зрения, это совершенно экзотические формы жизни.

Большинство специалистов все же скептически относятся к возможности существования жизни на кремниевой основе, полагая, что жизнь может быть построена только на основе углеродных соединений. Выступая на советско-американской конференции CETI в 1971 г., К. Саган назвал эту точку зрения «углеродным шовинизмом».

По его мнению, основанием для такой точки зрения является лишь то обстоятельство, что ее приверженцы сами состоят из углерода. Саган призвал к свободному от антропофорфизма непредубежденному обсуждению проблемы. Надо признать, что психологически это довольно трудно, ибо мы склонны абсолютизировать известные нам вещи. На основе имеющихся на сегодня данных можно заключить, что знакомая нам водно-углеродная жизнь, к которой принадлежим мы сами, по-видимому, является достаточно типичной и должна возникать во всех случаях при наличии условий, близких к тем, которые имели место на первобытной Земле. В то же время в других условиях могут существовать иные формы углеродной жизни, с использованием других веществ в качестве растворителей (например, упомянутая выше аммиачная жизнь). И наконец, нельзя исключить существования не углеродной жизни, хотя здесь нет, по-видимому, безграничного разнообразия возможностей.

Впрочем, и в рамках углеродной жизни можно встретиться с совершенно необычными формами. На одну такую возможность, связанную со сверхпроводимостью, указал В. Л. Гинзбург: Высокотемпературная сверхпроводимость наиболее легко достигается для слоистых и нитевидных соединений. Но именно такие структуры лежат в основании живых систем. Поэтому можно допустить, что на каких-то других планетах в состав живых организмов входят сверхпроводящие вещества, созданные в процессе эволюции. Можно представить, какими необычными свойствами обладала бы такая жизнь!

Обратимся теперь к физическим основам жизни. Мы рассмотрели жизнь на молекулярной основе. Является ли это единственной возможностью? Известный английский астрофизик Ф. Хойл в своем замечательном романе «Черное облако» описал смешанный тип жизни, в котором используются как химические, так и электромагнитные процессы.

Облако представляет собой систему размером с орбиту Венеры и с массой, равной приблизительно массе Юпитера. Оно состоит из обычного вещества (газа и пыли) и свободно перемещается в межзвездном пространстве, время от времени приближаясь к какой-либо звезде для подзарядки энергией. Эта энергия используется, в частности, для синтеза необходимых Облаку молекул, из которых строятся его управляющие и информационные системы, мозг Облака. Передача информации внутри Облака осуществляется не посредством химических процессов, как в случае земной жизни, а непосредственно с помощью электромагнитных волн. Это дает ряд преимуществ, прежде всего в скорости и объеме передаваемой информации, и позволяет сформировать единый сверхорганизм таких гигантских размеров. Несомненно, Хойл использовал жанр фантастического произведения, чтобы выразить свои мысли о возможных формах внеземной жизни и ее отличии от жизни земной. В романе содержится много остроумных и поучительных соображений на эту тему, но мы на них останавливаться не можем. Отметим, что такие гигантские системы позволяют преодолеть еще один вид «шовинизма» в представлениях о внеземной жизни, так называемый «планетный шовинизм», т. е. убеждение в том, что жизнь во Вселенной может развиваться только на планетах. Одновременно преодолевается и стереотип жизни, для которой обязательно необходима жидкая внутренняя среда.

Химические процессы основаны на электромагнитном взаимодействии. С этой точки зрения Черное облако и земная жизнь относятся к одному типу. Более радикальные отличия связаны с переходом к типам жизни, основанным на других видах взаимодействий: сильных и гравитационных. Разумеется, все соображения в этой области относятся к чисто умозрительной сфере, но они представляют интерес, так как позволяют осознать круг проблем, с которыми мы можем встретиться при изучении внеземной жизни.

Идея о возможности существования жизни на уровне элементарных частиц была высказана Дж. Коккони — одним из тех ученых, кто находился у истоков становления проблемы SETI (см. гл. 1). Оценивая ее, академик В. Л. Гинзбург отмечал: «Вряд ли такую идею можно счесть абсурдной, поскольку известно около двух сотен сортов таких частиц. Это значительно больше, чем основных “кирпичиков”, из которых построено обычное вещество. Поэтому в принципе не исключена возможность появления или создания достаточно сложной и даже “живой” системы из элементарных частиц.

Разумеется, это пока лишь чистая спекуляция, фантазия, но не лженаука»[229]. В каких условиях может возникнуть подобная форма жизни? Ф. Дрейк указал, то подходящим местом могли бы оказаться внешние слои нейтронной звезды. В 1975 г. французский астрофизик Ж. Шнейдер проанализировал возможность «ядерной жизни» на нейтронных звездах. Этот вопрос обсуждается также в неоднократно упомянутой нами книге Д. Голдсмита и Т. Оуэна «Поиски жизни во Вселенной».

Температура на поверхности нейтронной звезды составляет 10⁶ К, а сила тяжести в 10¹² раз превышает силу тяжести на поверхности Земли. В таких условиях ни одна молекула, пи один атом не могут существовать. Это мир элементарных частиц, которые мечутся со скоростями порядка 1000 км/с, сталкиваясь и взаимодействуя друг с другом. При таких взаимодействиях могут возникать ядра, насчитывающие десятки тысяч элементарных частиц, которые по сложности можно рассматривать как аналоги живой клетки или, по крайней мере, аналоги макромолекул, лежащих в основании химической жизни. Время жизни подобных ядер порядка 10^-15 с. По нашим земным меркам, это время ничтожно мало, но надо иметь в виду, что временной масштаб ядерной жизни совершенно несоизмерим с нашим временным масштабом. В основе земной жизни лежат химические реакции, характерная длительность связанных с ними жизненных процессов составляет ~ 10^-3 с. Характерное время для процессов «ядерной жизни»~ 10^-21 с (время, в течение которого нуклон на поверхности нейтронной звезды проходит расстояние, равное своему размеру). Отношение характерных времен составляет 10¹⁸. Это и есть тот масштабно-временной фактор, на который процессы «ядерной жизни» отличаются от нашей молекулярной жизни. Таким образом, времени существования «живых ядер» (10^-15 с) соответствует 10³ с для молекулярной жизни. А это как раз равно по порядку величины минимальной продолжительности поколений у земных организмов. Длительность биологической эволюции на Земле составляет ~ 10¹⁷ с, соответствующее время эволюции «ядерной жизни» ~ 10^-1 с. Если принять характерное время жизни земной цивилизации 10⁴ лет, то соответствующее время для цивилизации на нейтронной звезде составит 3 • 10^-7 с.

Предположим, что эти цивилизации используют для связи электромагнитные волны. Можно с уверенностью утверждать, что они не остановятся ни на радиоволнах, ни на волнах видимого света, ибо в их масштабе времени световые колебания (не говоря уже о радиоволнах) имеют слишком низкую частоту. Вероятней всего они будут использовать гамма-кванты, возникающие при взаимодействии между элементарными частицами на поверхности нейтронной звезды. Частота гамма-квантов соответствует временному масштабу «ядерной жизни». Если мы хотим установить контакт с подобной цивилизацией, мы должны быть готовы зарегистрировать (возможно, очень большой) объем информации в течение ничтожных долей наносекунды. Справившись с этой задачей, мы можем спокойно расшифровывать полученную информацию в привычном для нас темпе, но мы никогда не сможем ответить им, даже в том случае, если бы сами находились на поверхности нейтронной звезды, ибо прежде чем мы осознаем первый бит информации, эта эфемерная цивилизация перестанет существовать.