Когда астрономы разглядывают свет звезды, проходящий через атмосферу далекой звезды, их интересует именно спектр поглощения. Дело в том, что все газообразные вещества, будь то хлор, водяной пар или аммиак, поглощают свет с разной длиной волны. Отсутствующие полосы в спектре звезды являются «отпечатком пальца» каждого газа, поэтому по характеру такого спектра астрономы могут сказать, какие газы содержатся в атмосфере данной планеты. Несмотря на многочисленные технические трудности, телескопы космического базирования уже обнаружили водяной пар в атмосфере планет, находящихся от нас на расстоянии нескольких световых лет (около 30 трлн км). Телескопы будущего должны будут различать углекислый газ, сероводород, аммиак, метан и другие распространенные газы (земные организмы выделяют более 600 различных газов).
Понятно, что в поисках инопланетной жизни одни газы являются более показательными, чем другие. Водяной пар и углекислый газ указывают на наличие вулканической активности (и не только). Присутствие аргона говорит о том, что на планете много распадающегося калия-40. Присутствие водорода и гелия может свидетельствовать о юном возрасте планеты, на которой, скорее всего, жизнь еще не успела зародиться. Что касается положительных сигналов, указывающих на возможность существования жизни, поначалу астробиологи считали, что очевидным сигналом является кислород, поскольку на Земле бо́льшую часть кислорода производят именно живые организмы. Озон тоже считался важным положительным фактором, поскольку для образования O3 нужен O2. Однако позднее выяснилось, что планеты с различным геологическим строением могут производить кислород небиологическими средствами (например, интенсивное ультрафиолетовое излучение расщепляет водяные пары на H2 и O2). Аналогичным образом, раньше многие астробиологи предлагали искать метан — важный побочный продукт деятельности микробов на Земле. Но потом с помощью моделирования было показано, что метан может возникать за счет взаимодействия магмы из подводных вулканов с морской водой. Следы метана (и азота) найдены даже на Плутоне, однако вероятность обнаружить здесь жизнь равна нулю.
Короче говоря, ни один газ не может быть «неоновым сигналом»: здесь есть жизнь! Надежным сигналом может быть только сочетание определенных газов. В атмосфере метан и кислород нападают друг на друга, и концентрации обоих газов снижаются. Таким образом, на безжизненной планете можно обнаружить высокую концентрацию одного или другого, но не двух одновременно. Напротив, если оба встречаются в значительном количестве, значит, существует некий источник, который их постоянно восполняет, и этим источником вполне может быть жизнь. Таким образом, обнаружение сильного спектра кислорода и метана можно сравнить с обнаружением окаменелостей — окаменелостей в виде газов.
Можно продвинуться еще на шаг вперед. Хотя такие газы, как кислород, могут указывать на присутствие инопланетных «растений», «животных» или микробов, нас с вами на самом деле больше всего интересуют существа с высшим разумом. Проект SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence), направленный на поиск внеземных цивилизаций, главным образом нацелен на выявление электромагнитных волн, идущих с отдаленных планет, — сигналов инопланетного радио. Но понятно, что такой подход позволит выявить лишь те цивилизации, которые посылают сигналы в космическое пространство. Другими словами, этот подход не позволил бы обнаружить человеческую цивилизацию до 1905 г. и не выявит в космосе существ, пользующихся технологиями на уровне телеграфа. Более того, если современные тенденции развития человеческой цивилизации сохранятся и далее и теле— и радиовещание постепенно уйдет в прошлое, через 100 или 200 лет Земля потеряет свой «радиосигнал» и сделается невидимой. Цивилизации на других планетах вполне могут развиваться таким же путем, что оставляет чрезвычайно узкое окошко для поиска.
Для выполнения таких проектов, как SETI, правильнее было бы ориентироваться на поиски отходов жизнедеятельности. К примеру, инопланетные астрономы наверняка бы защебетали (зачирикали или захрюкали — в зависимости от того, как у них принято выражать возбуждение), обнаружив нашу Землю по наличию в ее атмосфере хлорфторуглеродов (ХФУ), поскольку в природных процессах такие газы не образуются. По отходам можно оценить даже стадию развития отдаленной цивилизации. Так, одни вещества разлагаются через 10 лет, другие — через сотни или тысячи лет. И поэтому, если в атмосфере дальней планеты присутствует смесь коротко— и долгоживущих загрязняющих веществ, можно сделать вывод, что там идут активные промышленные процессы. А если мы видим только долгоживущие отходы, заключение может быть печальным: маленькие зеленые человечки погубили самих себя, возможно, уничтожив природу на своей планете (то есть они не были зелеными в современном смысле слова). Может быть, вам кажется, что речь идет об отдаленном будущем, но на самом деле космический телескоп Джеймса Уэбба, который планируется ввести в строй в ближайшие годы, сможет определять на планетах, удаленных от нас на расстояние в несколько световых лет, ХФУ в концентрации всего в 10 раз выше, чем на Земле. А следующее поколение приборов будет еще более совершенным.[42]
Впрочем, может быть, мы обнаружим не ХФУ, а какие-то совсем другие экзотические газы. Может быть, эти газы вовсе не будут отходами, а чем-то таким, что пригодится нам на Земле. Взгляните на периодическую таблицу и наугад ткните пальцем в любые клетки. Возможно, газообразные вещества на основе этих случайно выбранных элементов смогут совершить переворот в медицине, транспорте или металлургии, как другие газы сделали в прошлом. И представьте, что первый сигнал о существовании таких соединений придет не из какой-то земной лаборатории, а из светящейся оболочки планеты, удаленной от нас на миллионы миллионов километров.
Поиск жизни на других планетах поднимает целый ряд экзистенциальных вопросов* о сути человеческого существа и нашем месте в мире (грубо говоря, перестанем ли мы быть чем-то «особенным», если обнаружим другую разумную жизнь?). Кроме того, повышение уровня парниковых газов здесь, на Земле, ставит перед нами неприятную задачу адаптации к жизни на какой-то другой планете: в какой-то момент это может стать острой необходимостью.
Как и радиоактивность, сами по себе парниковые газы не являются злом. Как холестерин, который необходим нашему организму для строительства оболочек клеток мозга и синтеза некоторых витаминов и гормонов. Проблемы начинаются тогда, когда уровень холестерина становится чрезмерно высоким. Примерно такая же ситуация наблюдается с парниковыми газами.
Парниковые газы называются парниковыми, поскольку удерживают солнечный свет, хотя и не напрямую. Бо́льшая часть доходящих до земли солнечных лучей ударяется о поверхность и нагревает ее, а потом почва отдает часть полученного тепла обратно в виде инфракрасного света (инфракрасный свет имеет бо́льшую длину волны, чем видимый свет; в нашем контексте это фактически то же самое, что и тепло). Если бы атмосфера состояла только из кислорода и азота, это тепло выходило бы обратно в космическое пространство, поскольку двухатомные молекулы N2 и O2 не могут поглощать инфракрасное излучение. А вот такие газы, как диоксид углерода или метан, которые состоят из нескольких атомов, прекрасно это делают. И чем больше в воздухе многоатомных молекул, тем больше тепла поглощает атмосфера. Вот почему ученые назвали эти газы парниковыми: это та часть воздуха, которая может задерживать тепло.
Парниковым эффектом ученые называют разность между реальной температурой планеты и той температурой, которую она имела бы в отсутствие парниковых газов. На Марсе, в атмосфере которого содержится весьма небольшое количество CO2, эта разница составляет менее 10 °C, а на Венере вклад парниковых газов составляет целых 500 °C*. Земля находится в промежуточном положении. Не будь парниковых газов, температура на Земле составляла бы около –20 °C, то есть была бы ниже температуры замерзания воды, а благодаря наличию парниковых газов у нас тепло, в среднем около +15 °C. Астрономы часто говорят о том, что Земля находится от Солнца на оптимальном расстоянии, так что вода у нас не замерзает и не кипит. На самом деле состояние воды на планете связано не только с удаленностью от Солнца, но и с влиянием парниковых газов. Без парниковых газов мы были бы планетой Хот.[43]
