План урока:

Развитие представлений о существовании жизни вне Земли

Какие условия необходимы для развития жизни

Поиск жизни на планетах Солнечной системы

Современные возможности для связи с иными цивилизациями

Что известно о планетных системах возле других звезд

Как человечество пытается заявить о своем существовании

Развитие представлений о существовании жизни вне Земли

Первые представления о существовании жизни вне Земли возникли еще в древние времена. Свои предположения о развитии других миров древние мыслители объясняли масштабами Вселенной. За многие столетия идея о множестве иных миров существенно трансформировалась и приобрела более конкретный характер. Сейчас к основным аргументам проблемы существования жизни вне Земли относят:

• научные данные в сфере астрономии утверждают, что возникновение звезд может сопровождаться формированием планетарных систем;
• в галактиках сосредоточены миллиарды звезд, примерно 10% из них похожи на наше Солнце. Вполне вероятно, что около каких-то из них формируются системы планет. Возможно, на определенной планете созданы условия, подходящие для развития жизни вне Земли;

• если на планете сформировались условия для развития жизни, то значит там зародились примитивные формы. Спустя несколько миллиардов лет формы жизни станут более сложными, что может привести к развитию разума, культуры, цивилизаций.

На сегодняшний день проблема поиска жизни вне Земли остается актуальной, ученые так и не смогли привести ни одного конкретного доказательства о существовании внеземного разума. С одной стороны продолжаются разработки в сфере межзвездной связи, часть из которых уже реализуется,  а часть – только в перспективе. Со второй же стороны, все полученные результаты являются отрицательными, что вызывает сомнения в вопросе:существует ли вообще жизнь вне Земли.

За всю историю поиска жизни вне Земли нельзя сказать, что ученые исследовали огромное количество звезд в широком диапазоне.  Но и нет вероятности, что один из экспериментов принесет положительные результаты и внеземные цивилизации все-таки будут найдены.

Какие условия необходимы для развития жизни

Существует три основных условия, необходимых для развития жизни вне Земли:

• вода – она входит в состав всех живых организмов;
• газовая атмосфера – нужна для газового обмена между внешней средой и живым организмом;
• подходящая температура.

К числу других условий, необходимых для жизни вне Земли, относится внешняя энергия. Это может быть энергия ультрафиолетовой радиации, космических лучей или электрических разрядов. Она просто необходима для последующего развития живых организмов.

В свое время благоприятная среда для развития жизни сложились на Земном шаре. А так как эти условия сформировались естественным путем, во время эволюции нашей планеты, есть вероятность полагать, что они смогли возникнуть и на других планетах, схожих с Землей.

А.И.Опарин предполагает, что простейшие формы жизни на Земном шаре появились, когда планету покрывал сплошной океан. Тогда в результате соединения водорода с углеродом образовались самые простые органические соединения. Дальше молекулы этих соединений начали объединяться и укрупняться, что привело к формированию более сложного раствора органических веществ. На последней стадии зарождения жизни выделились комплексы молекул, что и стало началом развития земных живых организмов.

Эволюция жизни на Земле

Ученые определили, что в основе формирования земного типа живых организмов лежат соединения углерода. Дело в том, что этот элемент широко распространен и в космическом пространстве. Его нашли в газовых оболочках других планет Солнечной системы, в звездных атмосферах, кометах и даже в межзвездной материи.

Поиск жизни на планетах Солнечной системы

Еще несколько столетий назад ученые предполагали, что жизнь вне Земли, на других планетах Солнечной системы, вполне вероятна. До того, как были изобретены телескопы, считалось, что Марс заселяют живые организмы (инопланетяне), а под облаками Венеры растет настоящий тропический лес. Со временем все эти предположения оказались мифом. Это было неоднократно доказано благодаря зондам и орбитальным обсерваториям.

Однако исследования в этой области также позволяют предполагать о существовании предпосылок к возникновению жизни в пределах нашей Солнечной системы. Объекты, которые могут быть пригодными для развития живых организмов, должны обладать определенными свойствами:

• иметь воду в жидком состоянии;
• обладать массой, приближенной к Земле;
• располагаться достаточно близко к Светилу или горячему газовому гиганту;
• иметь в своем составе углерод, кислород, металлы, азот, водород, серу, соли кремния;
• уклон оси вращения должен быть похож на земной, что будет гарантировать постепенную смену времен года;
• должна быть быстрая сменяемость дня и ночи.

Рассмотрим, на каких объектах Солнечной системы гипотетически созданы условия для жизни вне Земли. 

Марс

Красная планета имеет множество схожих физических параметров с Землей. Поверхность Марса твердая, его диаметр в 2 раза меньше земного, а сутки всего на 39 минут больше чем на Земном шаре. Угол наклона оси в 25⁰ способствует смене времен года. Если посмотреть на марсианский рельеф, то можно увидеть множество образований, по форме напоминающих засохшие русла рек и озера.

Марсоходы во время исследования грунта определили, что под поверхностью есть лед. Также там были обнаружены минералы, в образовании которых принимает участие вода. По мнению ученых примерно 3,5 млрд. лет назад планету покрывала вода в жидком состоянии и у нее была атмосфера. После того, как ядро остыло, магнитное поле утратило свою силу. Слой атмосферы со временем развеялся солнечным ветром. Вода, которая не может существовать без защиты атмосферы, испарилась, а на ее месте остались залежи гипса и лед в глубоких слоях почвы.

Северный полюс на Марсе

На сегодняшний день атмосфера Марса сильно разряженная, в ее составе есть двуокиси углерода, азот, инертные газы. За счет этого происходит резкий перепад температуры в средних широтах от 0 до -50 градусов. Единственная форма жизни, которая способна выжить в таких погодных условиях – анаэробные микроорганизмы-экстремофилы. Но на Марсе их не обнаружили.

В 2004 году в марсианской атмосфере выявили метан, что вполне могло стать доказательством существования жизни вне Земли. Данная находка стала настоящей загадкой для астрономов. Дело в том, что с поверхности Марса метан должен был испариться благодаря солнечному ветру. Но его концентрация оставалась стабильной. Ученые предположили, что его запасы могут пополняться за счет разложения органических форм жизни – метан-продуцирующих бактерий. Исследования в этой области еще продолжаются, так как точного ответа, откуда все-таки взялся метан, дано не было.

Европа

В число кандидатов для поиска жизни и разума вне Земли также входит спутник Юпитера – Европа. По размерам он немного меньше Луны. В атмосфере спутника содержится большое количество молекулярного кислорода. А его поверхность покрывает ледяная оболочка, под ней находится настоящий океан жидкой воды. Толщина льда варьируется от 4 до 100 км, а глубина океана может достигать даже более 100 км. Данный факт говорит, что на Европе жидкости в разы больше, чем на Земном шаре.

В течение нескольких лет Юпитер и его спутники изучал зонд «Галилео», что позволило доказать наличие жидкой воды на Европе. Иногда снимки Хаббла показывают выбросы водяного пара на поверхности.

Но можно ли при таких условиях говорить о возможности зарождения жизни. Вода на спутнике теплая и соленая. Энергия есть. Однако солнечного света недостаточно. Но для бактерий солнечный свет особо и не нужен. Им вполне достаточно энергии химических процессов, например, окисление серы и железа.

К сожалению, исследовать жидкий океан на Европе невозможно. Чтобы пробурить лед, толщиной 4 км в Антарктиде, специалистам потребовалось несколько десятков лет. Так это в земных условиях. Сделать подобное на расстоянии в 780 млн. км. от Земного шара будет гораздо проблематичней. Кроме этого, погружаясь в океан, нужно быть уверенным, что мы не занесем в него бактерии с нашей планеты.

Более реалистично выглядит картина, если ученым удастся погрузиться в океан через трещину или пролететь над выбросом водяного пара. Для этого первоначально нужно сделать радарные карты, провести массу расчетов и исследований, отправить к Европе несколько разведывательных миссий.

Энцелард

Спутник Сатурна считается одним из самых холодных мест во всей Солнечной системе. Температура на поверхности здесь опускается до -200 градусов. Но возможна ли жизнь вне Земли в таких экстремальных условиях. Дело в том, что под слоем льда расположен настоящий океан из жидкой воды, для которого характерны гидротермальные процессы. Температура воды в океане +1 градус, в ней растворено множество солей, есть органические соединения. Совокупность всех этих факторов вполне может быть условием для развития жизни вне Земли. 

Титан

Крупнейший спутник Сатурна также считается хорошим кандидатом для зарождения жизни вне Земли. Его диаметр немного больше Меркурия, а масса в 2 раза превышает массу Луны. В его атмосфере большая концентрация азота. Поверхностный слой спутника покрывают реки, озера и океаны из метана и этана. Значительное количество органических соединений под плотным слоем атмосферы может привести к формированию азотных оснований, которые входят в состав РНК и ДНК. Ученые считают, что именно эти основания легли в основу зарождения жизни на Земном шаре.

Говорить о более благоприятных условиях для зарождения жизни на Титане можно через 6 млрд. лет, когда наше Светило станет красным гигантом. Тогда его энергия сможет прогреть поверхность спутника до -70 градусов (сейчас температура -180 градусов). При таких характеристиках под поверхностью сможет образоваться океан из воды и аммиака, что и приведет к зарождению жизни. 

Современные возможности для связи с иными цивилизациями

На современном уровне развития научно-технического прогресса установить непосредственный контакт с иными цивилизациями (если таковы имеются вообще) невозможно из-за огромных расстояний. Чтобы добраться до ближайшей звезды потребуется 40 тысяч лет и то не факт, что около нее будут обнаружены какие-то следы жизни. Расстояние с другими звездами в десятки, а то и тысячи раз больше.

Однако ученые не исключают возможность установить  контакт на расстоянии, используя различные сигналы и приемники. Специалисты уже неоднократно пытались послать в космос сигнал, который смогли бы принять и расшифровать на других планетных системах.

На Земле для беспроводных связей всегда использовалось радио. Именно поэтому основные поиски внеземных цивилизаций происходят в радиодиапазоне. В последние несколько лет специалисты пытаются поймать лазерный сигнал в оптическом диапазоне. На малых расстояниях лазерная связь может передавать большое количество информации за короткий промежуток времени. Если же расстояние большое, то луч приходится пропускать через оптико-волоконный кабель.

Внеземные цивилизации ученые пытаются отыскать параллельно с решением других астрономических задач – изучением нейтронных звезд, черных дыр, то есть, не отрывая телескопы от их основных целей. Даже, если однажды инопланетяне и смогут поймать земной сигнал, то останется вопрос, смогут ли они его расшифровать. Ведь вполне вероятно, что иные цивилизации вне Земли могут существенно от нас отличаться и не понять отправленное им послание.

Наблюдать за внеземными сигналами стали в 1960 году. Фрэнсис Дрейк установил антенну диаметром 26 метров и попытался принять сигнал от звезд t Кита и Эридана. Его проект получил название «ОЗМА». Сигналы, отправленные искусственным путем, обнаружить не удалось. Но с тех пор ученые начали активную работу в этой сфере.

Позже было разработано еще несколько проектов для установки связи с внеземными цивилизациями -  SETI, SERENDIP, Darwin, TPF. Но пока ни один из них не был увенчан успехом.

Что известно о планетных системах возле других звезд

В астрономии планеты, которые образовались за пределами Солнечной системы, получили название экзопланеты. Они также формируют планетные системы и вращаются вокруг собственной звезды.  На сегодняшний день известно около 3 тысяч экзопланет, первую из них открыли в 1995 году. По мнению специалистов, только в нашей галактике подобных объектов может быть около 100 млрд., из которых 5-20 млрд. похожи на Землю.

Поиск других планетных систем происходит с помощью спутника «Кеплер», который как раз и предназначен для обнаружения планет около других звезд. Для этих целей его оснастили сверхчувствительным фотометром.

Каждая экзопланета – это надежда, что мы во Вселенной не одиноки. За 4 года работы прибора было обнаружено 3500 подобных объектов и только у 246 из них  подтвердили статус. Часть из найденных экзопланет имеет размеры подобные Земному шару.

Самые известные экзопланеты за пределами Солнечной системы:

• Kepler-186f – расположена в созвездии Лебедь. По размерам она похожа на Земной шар, имеет твердую поверхность. Состав и массу пока еще не определили. Чтобы совершить полный оборот вокруг своей звезды, ей требуется 130 суток. Экзопланета получает примерно 1/3 часть энергии от той, которую получает Земля от Солнца. Самое важное в данном открытии – доказательство, что во Вселенной существует планета земных размеров, а ее орбита находится на оптимальном расстоянии от звезды для развития жизни;

• Kepler-10-C – в научных кругах данная экзопланета получила название «суперземля». Так называют планеты, масса которых не превышает 10 земных масс. Находится экзопланета в созвездии Дракона. Ее светило – желтый карлик возрастом 12 млрд. лет. Планета имеет твердую поверхность, а ее радиус в 2-3 раза больше земного;
• Kapteyn b – обнаружена в созвездии Живописца, вращается вокруг красного субкарлика. Это одна из старейших экзопланет, ее возраст в 2,5 раза превышает земной, а масса в 5 раз больше, чем у нашей планеты. Ученые предполагают, что на ней может быть вода в жидком состоянии и атмосфера. Днем поверхность прогревается до +10 градусов, ночью охлаждается до -50. Местный год длится 48 суток. Учитывая все характеристики, вполне вероятно, что эта экзопланета пригодна для жизни;

• OGLE-2013-BLG-0341LBb – уникальность открытия этой экзопланеты в том, что обнаружили ее в системе двойных звезд. Причем расстояние до главной звезды у нее примерно такое же, как и у Земли до Солнца. Однако ее светило в 400 раз тусклее нашего, а температура на поверхности не поднимается выше -200 градусов;

• TrES-4 – эта экзопланета именуется газовым гигантом. Ее масса примерно такая же как у Юпитера, а размер в 1,7 раз больше. TrES-4 относят к рыхлым планетам. От Земного шара она отдалена на 1,6 тыс. световых лет. Находится в созвездии Геркулес. Температура достигает +1450 градусов. За счет таких показателей атмосфера не удерживается у поверхности. Она постоянно улетучивается, образуя хвост, похожий на кометный;

• COROT-7 b – открытие экзопланеты произошло в 2009 году. Несмотря на то, что ее размеры похожи на земные, полный оборот вокруг звезды она совершает за 20 часов. К светилу планета повернута всегда одной стороной, температура на которой достигает +2500 градусов. Все минералы там находятся в расплавленном состоянии. Предположительно обратную сторону покрывает застывшая лава или слой льда;

• SWEEPS-10 – это самая быстрая планеты. Чтобы совершить полный оборот по орбите вокруг звезды экзопланете требуется всего 10 часов. Ее масса в 1,5 раза больше, чем у Юпитера, а расстояние со звездой 1,2 млн.км. Вращается вокруг красного карлика, температура поверхности прогревается до +1650 градусов;

HD 149026b – одна из самых тяжелых и горячих экзопланет находится в созвездии Геркулес. Ученые предполагают, что у нее плотная атмосфера и она способна поглощать практически всю энергии от звезды, поэтому температура на поверхности составляет +2000 градусов. Ее размеры сопоставимы с Сатурном;

• CoKuTau 4 – считается самой молодой экзопланетой. Возраст ее светила всего 1 млн. лет, а значит планета образовалась еще позже.

Как человечество пытается заявить о своем существовании

В 1974 году ученые послали сообщение объемом 1679 байт в сторону звездного скопления М13 Геркулеса. Если его расшифровать в виде прямоугольника, то можно увидеть картинку, на которой изображена Солнечная система и определено место Земли в ней, нанесена схема человека и спираль ДНК, население Земного шара в двоичной записи и радиотелескоп в Аресибо. Вполне возможно, что через 25 тыс. лет, это послание примут на планете, которая вращается вокруг одной из многочисленных звезд.

Еще одна возможность человечеству заявить о своем существовании была создана в 70-е годы ХХ столетия.  В космос были запущенные космические аппараты «Пионер-10» и «Пионер-11», которые должны выйти за пределы Солнечной системы. Они несут металлические пластины с посланием от человечества. На этих пластинах изображены мужчина и женщина, космический корабль, схематически нанесены атомы водорода, расположение Солнца по отношению к самым ярким пульсарам, а также траектория полета «Пионера».

Через 5 лет запустили космические корабли «Вояджер». Послания на них содержат информацию о видах растительного и животного мира, фото человека и его строение, некоторые научные сведения. Также были записаны различные звуки – шум ветра и воды, голос человека, звук животного, классическая музыка.

На сегодняшний день попытки человечества связаться с иными цивилизациями вряд ли закончатся успехом. Ведь такие послания слишком малы для безграничных просторов космоса. Но их можно считать первым весомым шагом, ведь человек вряд ли остановится, пока не получит 100% доказательство или опровержение возможности существования инопланетного разума.