Кстати, рассказ о том, что без специального шлема в условиях низкого давления, как на Марсе или в открытом космосе, человеческая голова разорвется, — это миф. Человеческий череп достаточно прочен, чтобы выдержать эту нагрузку. Но долго в таких условиях не протянуть. Учитывая очень низкое давление снаружи, вся вода изо рта и глаз улетучится за считаные секунды, а невозможный холод превратит мозг в кусок льда. Добро пожаловать в космос, где вы вскипите и замерзнете одновременно!

Зарождение Венеры происходило практически так же, как зарождение Земли, только она возникла на орбите, расположенной ближе к Солнцу. И именно это различие все решило. В том смысле, что проблемы Венеры в точности противоположны проблемам Марса — на Венере было слишком много воздуха. Вероятно, когда-то ее вулканы выделяли столько же водяных паров и диоксида углерода, как вулканы на первозданной Земле. Но из-за близости к Солнцу температура здесь всегда была настолько высока, что пар не мог конденсироваться, образуя водоемы, а оставался в газообразном состоянии. Поскольку не было жидкой воды, CO₂ не мог раствориться и превратиться в твердые минералы и тоже остался в воздухе. В целом количество углерода на Венере и на Земле примерно одинаковое, только на Венере в 200 000 раз больше углеродсодержащего газа. По этой причине давление воздуха на Венере сравнимо с давлением воды в земном океане на глубине нескольких сотен метров. Хуже того, углекислый газ удерживает тепло (это парниковый газ), и поэтому поверхность Венеры невероятно горячая (460 °C), так что там может расплавиться свинец. Не нужно отправлять людей в ад*, отправьте их на Венеру!

Из-за удаленности от Солнца эти планеты получают немного света и тепла, но испытывают на себе приливные силы, возникающие под влиянием материнских планет. В этих условиях гравитационная энергия вызывает трение, за счет которого выделяется достаточно тепла, чтобы поддерживать активность вулканов и жидкую воду, по крайней мере под поверхностью. Ученые из НАСА считают существование жизни на спутнике Юпитера Европе настолько вероятным, что после завершения работы зонда «Галилео» на орбите Юпитера в 2003 г. зонд уничтожили в атмосфере Юпитера, чтобы в какой-то момент он не упал на Европу и не заразил ее земными микробами.

Что же касается существования жизни за пределами Солнечной системы, ученые многократно меняли свое мнение на этот счет. Некоторые считают, что это невозможно, другие уверены в обратном (как сказал однажды Артур Кларк: «Есть две возможности: либо мы одни во Вселенной, либо нет. Обе возможности пугают в равной степени»). По нескольким причинам за последние десятилетия мнение ученых все больше склоняется ко второму варианту: Вселенная переполнена жизнью.

Мы знаем, что вокруг других звезд тоже есть планеты. До 1990-х гг. в этом направлении почти не проводилось исследований, но теперь астрономы уже локализовали около 3200 так называемых экзопланет. Обычно их обнаруживают по периодическим изменениям света, излучаемого звездами (в частности, по эффекту Доплера — небольшим изменениям длины волны света звезды, возникающим из-за вращения планет по орбите вокруг этой звезды). Если звезда и планета оказываются на одной линии по отношению к наблюдателю, можно также зафиксировать периодические изменения яркости света, когда планета оказывается впереди и закрывает собой часть звезды — частичное затмение. Трудно представить себе точность подобных исследований; такой анализ можно сравнить с тем, что вы из штата Мэн пытаетесь рассмотреть блоху, сидящую на лампочке в Сан-Диего. Однако ученые обладают невероятными возможностями для такой работы. Пока еще на «блохе» не видно признаков жизни — отдельных клеток или молекул, однако в большинстве случаев ученым удается определить размер планеты, ее массу и вычислить орбиту, что очень важно для начала.

Возможность внеземной жизни кажется нам реальной еще и по той причине, что некоторые важные для жизни компоненты — вода, метан, аммиак, углеродсодержащие газы — присутствуют в космосе в изобилии. Астрономы обнаружили в космосе даже основания ДНК и простые аминокислоты. Кроме того, заметим, что и на Земле жизнь порой существует в очень неблагоприятных условиях: в подводных вулканических источниках, в Мертвом море, на глубине нескольких сотен метров от поверхности антарктического льда. Бактерия Deinococcus radiodurans выживает в радиационных отходах, где уровень излучения в 3000 раз выше того, что может вынести человек. Как это возможно? За счет чрезвычайно быстрой репарации ДНК. Конечно же D. Radiodurans эволюционировала не для того, чтобы жить в радиоактивных отходах, поскольку их не существует в природе. Она эволюционировала для жизни в очень засушливых местах, а повреждения ДНК, вызываемые радиоактивным излучением, напоминают повреждения при экстремальном обезвоживании. Так что если хотите узнать, какие организмы смогут пережить ядерный холокост, ищите в пустыне. В целом анализ биологических молекул позволяет понять, что исходный материал для возникновения жизни имеется в изобилии, а изучение организмов, обитающих в экстремальных условиях, показывает, что жизнь может появиться практически повсюду.

И все же эти рассуждения о жизни на далеких планетах так и останутся рассуждениями (сейчас мы похожи на средневековых схоластов, рассуждающих об ангелах), пока мы не обнаружим реальных доказательств. А лучшие доказательства, естественно, кроме высадки на экзопланеты, можно получить путем изучения газов из атмосферы этих планет.

Рисунок, изображающий прохождение света звезды через атмосферу отдаленной экзопланеты (Фотография любезно предоставлена НАСА)

Для сбора подобных доказательств сначала нужно выбрать подходящий объект — каменистую планету, расположенную не слишком далеко от своей звезды, но и не слишком близко к ней. Затем нужно дождаться, когда эта планета окажется для нас на одной линии со звездой. Бо́льшая часть света звезды в этот момент по-прежнему будет доходить до нас, поскольку звезды намного больше планет. Но какое-то количество света будет заслонено планетой (в частности, Земля в такой ситуации заслоняет 0,008 % света Солнца). Но астрономов интересует еще меньшая доля света (может быть, 0,00005 %), которая не заслоняется планетой, но и не проходит мимо — это свет, который проникает через корону газа в атмосфере планеты.

Свет и газы взаимодействуют специфическим образом. При возбуждении газы часто испускают свет; мы уже сталкивались с этим явлением при обсуждении натриевых уличных фонарей и так называемых неоновых огней. Однако в этом свете содержится больше информации, чем можно увидеть глазом. Хотя испускаемый лампами свет кажется однородным, это не так. Это смесь нескольких различимых цветов.

Увидеть эти цвета по отдельности можно с помощью призмы — они появятся в виде обособленных линий, или полос. Например, газообразный водород испускает свет, который разлагается на одну яркую красную полосу, одну спокойную голубую полосу и несколько фиолетовых полос. В спектре гелия среди прочих линий присутствует очень яркая желтая полоса (кстати говоря, именно она позволила астрономам обнаружить гелий на Солнце еще в 1868 г.*, за несколько десятилетий до того, как Уильям Рамзай обнаружил его на Земле). Каждый элемент в периодической таблице характеризуется собственным набором цветных полос, который ученые называют эмиссионным спектром элемента (или спектром испускания).

Другой характеристикой каждого элемента является спектр поглощения (абсорбционный спектр). Если спектр испускания появляется за счет того, что горячий газ выделяет свет с характерным распределением цветовых полос, то спектр поглощения получается тогда, когда холодные газы блокируют прохождение определенных световых волн. Представьте, что вы пропускаете белый свет через призму и получаете спектр в виде радуги. А теперь представьте, что кто-то берет чернила и тонкую кисточку и закрашивает одну полосу здесь, одну там. Так выглядит спектр поглощения.