Если бы мы смогли обнаружить четкую и недвусмысленную биосигнатуру хотя бы на одной из тысяч известных нам экзопланет, это стало бы огромным моментом, изменившим правила игры для человечества. Но это чрезвычайно сложно. Мы просто находимся не в том месте, где мы можем быть уверены, что то, что мы обнаруживаем, означает то, что мы думаем или даже надеемся.
Но что, если мы посмотрим на множество потенциальных миров одновременно?
Нас беспокоят предположения. Каждое химическое вещество, которое мы обнаруживаем в атмосфере экзопланеты, даже с помощью мощного JWST, сопровождается рядом предположений. Мы просто еще недостаточно знаем, чтобы могло быть по-другому. Это ставит нас в затруднительное положение, учитывая масштабность вопроса, на который мы пытаемся ответить: существует ли жизнь за пределами Земли?
«Фундаментальная цель астробиологии — обнаружить жизнь за пределами Земли», — пишут авторы новой статьи. Он называется «Агностическая биосигнатура, основанная на моделировании панспермии и терраформации», и он доступен на сайте допечатной подготовки arxiv.org. Авторы — Харрисон Б. Смит и Лана Синапайен. Смит из Института наук о Земле и жизни Токийского технологического института в Японии, а Синапайен из лаборатории компьютерных наук Sony в Киото, Япония.
Фундаментальная цель, о которой говорят эти авторы, труднодостижима. «Это оказывается исключительной проблемой за пределами нашей солнечной системы, где необходимо сделать серьезные предположения о том, как жизнь будет проявляться и взаимодействовать с нашей планетой», — объясняют авторы. Мы знаем только, как работает биосфера Земли, и нам остается предполагать, какое сходство может быть с другими планетами. У нас нет единого мнения о том, как могут работать биосферы. Мы не совсем невежественны, поскольку химия и физика делают одни вещи возможными, а другие невозможными. Но мы не являемся знатоком биосферы.
Ученые довольно хорошо моделируют вещи и пытаются дать полезные ответы, а также задают актуальные вопросы, о которых они, возможно, не подумали бы без моделей. В этой работе пара авторов использовала другой подход к пониманию жизни в других мирах и к тому, какие усилия мы можем приложить, чтобы ее обнаружить.
«Здесь мы исследуем модель распространения жизни между планетными системами посредством панспермии и терраформации», — пишут авторы. «Наша модель показывает, что по мере распространения жизни по галактике возникают корреляции между планетарными характеристиками и местоположением, которые могут функционировать как агностическая биосигнатура в масштабе населения».
Слово «агностик» здесь является ключевым. Это означает, что они стремятся обнаружить биосигнатуру, независимую от предположений, которыми мы обычно обременены. «Эта биосигнатура является агностической, поскольку она не зависит от сильных предположений о каком-либо конкретном проявлении жизни или планетарных характеристиках — путем сосредоточения внимания на конкретной гипотезе о том, что может делать жизнь, а не о том, какой жизнь может быть», — объясняют авторы.
Этот подход отличается. Они анализируют планеты по наблюдаемым характеристикам, а затем группируют их на основе этих наблюдений. Затем они исследуют пространственную протяженность самих кластеров. Это приводит к тому, что можно расставить приоритеты на отдельных планетах с точки зрения их потенциала для жизни.
Панспермия и терраформирование играют ключевую роль. Мы знаем, что камни могут путешествовать между мирами, и это называется литопанспермией. Мощные удары по Марсу выбросили в космос камни, некоторые из которых в конечном итоге упали на Землю. Если спящие организмы, такие как споры, смогут пережить это путешествие, по крайней мере возможно, что жизнь сможет распространиться таким образом.
Терраформирование по большей части говорит само за себя. Это попытка сделать мир более пригодным для жизни. Если существуют другие технологические, космические цивилизации, одно полезное рабочее предположение состоит в том, что они в конечном итоге терраформируют другие миры, если просуществуют достаточно долго. В любом случае, даже нетехнологическая жизнь может целенаправленно изменять окружающую среду. (Присядьте и понаблюдайте за бобрами как-нибудь.)
Авторы делают интересный вывод относительно панспермии и терраформирования. И то, и другое жизнь уже делает. «В конечном счете, наши постулаты о панспермии и терраформации — это просто хорошо понятные признаки жизни (распространение посредством репликации и адаптации с двунаправленной обратной связью от окружающей среды), переросшие в планетарный масштаб и реализованные в межзвездном масштабе», — пишут они.
Модель авторов показывает, что то, как планеты расположены вокруг звезд, а также другие их характеристики могут быть свидетельством существования жизни, даже не пытаясь обнаружить химические биосигнатуры. Это агностическая часть их работы. Это более эффективно, чем борьба за обнаружение биосигнатур по одной планете за раз, несмотря на то, что эти усилия изобилуют предположениями. Одиночные планеты с обнаруженными биосигнатурами всегда можно объяснить чем-то аномальным. Но с помощью этого агностического метода сделать это сложнее.
«Гипотеза о том, что жизнь распространяется посредством панспермии и терраформации, позволяет нам искать биосигнатуры, отказываясь при этом от каких-либо строгих предположений не только об особенностях жизни (например, ее метаболизме) и обитаемости планет (например, о необходимости поверхностной жидкой воды), но даже о потенциальной широте структура и химическая сложность, лежащие в основе живых систем», — объясняют авторы.
Мы привыкли думать о конкретных химических веществах, а типы атмосфер экзопланет должны определять наличие биосигнатур. Но это не так. Эта модель является агностической, поэтому на самом деле она не касается конкретных химических биосигнатур. Речь идет больше о закономерностях и кластерах, которые мы могли бы обнаружить в популяциях планет, которые могли бы сигнализировать о наличии жизни посредством панспермии и терраформирования.
Авторы утверждают, что терраформированные планеты можно идентифицировать по их кластеризации. Это потому, что при терраформировании планеты должны отражать исходную планету.
Существуют препятствия на пути к этому методу, которые ограничивают его полезность и реализацию. По мнению авторов, им необходимо определить «…конкретные способы, с помощью которых лучшее понимание астрофизических и планетарных процессов улучшит нашу способность обнаруживать жизнь», пишут авторы.
Но даже без конкретики метод заставляет задуматься и креативен. В конце концов, модель и метод авторов приводят к новому взгляду на жизненные иерархии и на то, как эти иерархии могут быть воспроизведены на других планетах.
Если этот метод будет усилен и развит более полно, кто знает, к чему это может привести?
