Воображаемая жизнь

Annotation

Книга 2019 года, в которой двое учёных (профессор физики и профессор астрономии) предлагают читателю совершить воображаемое путешествие по экзопланетам различных типов в поисках жизни на них. Охарактеризованы планеты различных типов - полностью замороженные, водные, с повышенной силой тяжести, в приливном захвате, и т. д. Для каждого типа экзопланет анализируется возможность возникновения жизни, наиболее вероятные места её возникновения и пути её эволюции. Также авторы касаются проблемы жизни в целом, законов природы, которые отвечают за формирование планет и их среды. Отдельные главы книги посвящены анализу возможности возникновения "нестандартных" видов жизни - на основе иных элементов (не углерода), неорганической и искусственной жизни.

Книга рассчитана на широкий круг читателей.

Джеймс Трефил и Майкл Саммерс

Предисловие

1

Занимаясь математикой

Что это расскажет нам о жизни?

2

Общие правила

Механика

Электричество и магнетизм

Термодинамика

Новые науки

Принцип Коперника

3

Определения по перечню свойств

Определения, основанные на процессе

Определения, основанные на термодинамике

Несколько слов о технологии

4

Происхождение жизни на Земле

Первичный бульон

Мир РНК

Вначале был метаболизм

Иные корни, иная жизнь

Какие молекулы?

Какая жидкость?

Какие атомы?

Эволюция путём естественного отбора

Естественный отбор не на Земле

Не существует отдельных организмов

Планета Совершенство

5

Марсианские хроники

Странная история ALH84001

Спектроскопия как последний довод

Следующий шаг

6

Энергия

Происхождение и ранняя эволюция жизни

Разум и технологии

Общение и язык

Наука

Исследователи Айсхейма

Майк и Джим

7

Лингвистическое отступление

Жизнь подо льдом

Разум и технологии

Майк и Джим

8

Жизнь на Нептунии

Давление

Разум и технологии

Майк и Джим

9

Зоны обитаемости в окрестностях звёзд и способность поддерживать жизнь

Тип материнской звезды

Эволюция атмосферы

Разум и технологии

Настоящие Майк и Джим

10

Приливный захват

Сумеречная зона

Кремниевый цикл

Жизнь, разум и технологии

Майк и Джим

11

Полуденная тьма

Жизнь, разум и цивилизация

Оумуамуа

Майк и Джим

12

Очень сильная гравитация

Жизнь и выход на сушу

Технология

Майк и Джим

13

Происхождение жизни

Цивилизация и технологии

Майк и Джим

14

Gliese 1214 b: водный мир

Kepler-10с: супер-суперземля

HD 69830: суперземли и мега-земли

Галерея миров-сирот

PSO J318.5-22: Большой свободно плавающий мир

CFBDSIR214947.2-040308.9: Планета-сирота, связанная со звёздным скоплением

WISE J085510.83-071442.5: Свободно плавающий мир-изгой

Молодые обособленные объекты планетарной массы в звёздном скоплении Сигмы Ориона

MOA-2011-BLG-262Lb: Мир-сирота с небольшой луной на орбите

15

История кремния

Иной выбор

Заменители воды

16

Неорганическая жизнь

Искусственная жизнь

Майк и Джим

17

Новые инструменты для давнего поиска

Марс 2020

Космический телескоп «Джеймс Уэбб»

SETI

Важнейшие научные вопросы

Каково определение жизни?

Как мы можем обнаружить жизнь на экзопланетах?

Как мы можем обнаружить развитые цивилизации на экзопланетах?

Как мы можем обнаружить планеты-сироты?

Какие расчёты необходимо выполнить?

Находимся ли мы в безопасности?

15 февраля 2013 года

30 июня 1908 года

47 000 лет до н. э.

65 000 000 лет до н. э.

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНОЕ СЛОВО

notes

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

Джеймс Трефил и Майкл Саммерс

Воображаемая жизнь

Мысленное путешествие по экзопланетам в поисках разумных инопланетян, ледяных существ и животных из миров со сверхвысокой гравитацией

Smithsonian books

Washington, DC

Перевод: Павел Волков

2022-2023 гг.

Все права защищены. Ни одна часть этой публикации не может быть воспроизведена или передана в любой форме или любыми средствами, электронными или механическими, включая копирование, запись или систему хранения или поиска информации, без письменного разрешения издателя.

Эту книгу можно приобрести для образовательных, деловых или рекламных целей. Для получения информации, пожалуйста, пишите по адресу: Special Markets Department, Smithsonian Books, P.O. Box 37012, MRC 513, Washington, DC 20013

Опубликовано издательством Smithsonian Books

Директор: Кэролин Глисон

Креативный директор: Джоди Биллерт

Главный редактор: Кристина Вигинтон

Редактор: Лора Харгер

Помощник редактора: Хайме Швендер

Редакция: Джулиана Фроггатт

Дизайн электронной книги адаптирован по дизайну печатной книги Джоди Биллерт

Данные библиографической записи Библиотеки Конгресса США

Имена: Трефил, Джеймс, 1938 — автор. | Саммерс, Майкл Э., автор.

Название: Воображаемая жизнь: мысленное научное путешествие по экзопланетам в поисках разумных инопланетян, ледяных существ и животных из миров со сверхвысокой гравитацией / Джеймс Трефил и Майкл Саммерс.

Описание: Washington, DC : Smithsonian Books, [2019] | Включает указатель. Идентификаторы: LCCN 2018047097 | ISBN 9781588346643 (твердый переплет: щелоч. бумага) | ISBN 9781588346735 (электронная книга)

Темы: LCSH: Жизнь на других планетах. | Внеземные живые существа. | Экзопланеты. | Обитаемые планеты.

Классификация: LCC QB54.T74 2019 | DDC 576.8/39—dc23 2019 / DDC 576.8/39-dc23

Запись в каталоге Библиотеки конгресса доступна по адресу https://lccn.loc.gov/2018047097

Электронная книга ISBN 9781588346735

Для получения разрешения на воспроизведение иллюстраций, представленных в этой книге, пожалуйста, свяжитесь напрямую с владельцами работ, которые указаны в подписях к ним. Smithsonian Books не сохраняет за собой права на воспроизведение этих изображений по отдельности и не ведет списков адресов источников.

Изображения на первых разворотах глав взяты из иллюстраций НАСА и Лаборатории реактивного движения Калифорнийского технологического института.

Посвящаем эту книгу всем, кто страдает рассеянным склерозом или болезнью Паркинсона.

Не сдавайтесь.

Предисловие

Мы живем в золотой век научных открытий. Великие тайны, занимавшие учёных в прошлые века, уже раскрыты одна за другой. Сейчас мы понимаем, например, что Вселенная зародилась в горячем, плотном состоянии 13,8 миллиарда лет назад и с тех пор расширяется и охлаждается. Сейчас мы знаем, что жизнь основана на химии, и что химией жизни управляет молекула под названием ДНК. Мы понимаем, что сама поверхность нашей планеты меняет свой облик в ответ на бурное движение вещества глубоко у нас под ногами. Наше видение мира, а также нашего места в нём, становится всё более ясным и понятным.

Тем не менее, глубокие и фундаментальные вопросы по-прежнему остаются. Среди них одним из старейших и глубочайших является тема данной книги. Проще говоря, это вопрос звучит так: одиноки ли мы во вселенной?

Дело в том, что нам известна только одна форма жизни во вселенной — жизнь, которая развилась на нашей собственной планете. Но мы не знаем, была ли эта жизнь результатом самых обычных химических и физических процессов, или же то, что произошло на Земле, было своего рода статистической случайностью — случайной ошибкой природы. Наши мысли по данному вопросу в настоящее время претерпевают радикальные изменения, потому что в последнее десятилетие были открыты тысячи ранее неизвестных планет, которые вращаются вокруг звёзд, отличных от нашего собственного Солнца (или вообще не вращаются вокруг звезды). Сейчас мы понимаем, что наша Солнечная система — всего лишь одна из огромного числа таких систем в нашей галактике, и что Земля — всего лишь одна из многих миллиардов планет, которые могли бы поддерживать развитие жизни. Но развилась ли жизнь на этих планетах, и если да, то какого рода может быть эта жизнь? Единственные ли мы разумные существа в галактике?

У нас есть достаточно хорошее представление о некоторых шагах, которые привели к появлению жизни на Земле, и очень чёткое понимание того, как эта жизнь эволюционировала до своего нынешнего разнообразия после появления первого примитивного микроба. Большая часть истории жизни на Земле зависит от особенностей той окружающей среды, в которой делались эти шаги — от специфических условий нашей собственной планеты. И здесь возникает наш вопрос: как эти шаги пройдут в тех радикально отличных природных условиях, которые мы видим на экзопланетах? Будет ли жизнь развиваться там так же, как на Земле? Будет ли она развиваться иначе? Насколько сильно она может отличаться от нас? Какие виды жизни мы можем представить себе в свежеоткрытом царстве экзопланет?

Очевидно, что для решения подобных вопросов следует в значительной степени задействовать образное мышление. Тем не менее, существуют некоторые основополагающие законы природы, которые действуют во всей вселенной, и эти законы накладывают ограничения (хотя и довольно великодушные) на наши рассуждения о жизни в иных местах вселенной. Поскольку мы, авторы, являемся профессорами физики (Дж. Т.) и астрономии (М. С.) соответственно, далее по тексту книги мы аккуратно соблюдали эти ограничения. И всё равно самым удивительным будет количество разительно отличных друг от друга сценариев, которые могут разыгрываться в нашем воображении даже в рамках тех ограничений, которые устанавливают эти законы.

В первых пяти главах этой книги мы описываем базовые методики, которыми мы руководствуемся в ходе наших исследований природы жизни в целом. Мы рассмотрим сложную проблему определения того, что мы считаем жизнью (глава 3), а далее последует обсуждение правил игры в происхождение и эволюцию жизни (глава 4). Затем в главе 5 мы начнём рассмотрение довольно сложной задачи, с которой сталкиваются учёные, когда пытаются обнаружить присутствие жизни на далёкой планете.

С этого момента мы переходим в режим, который потребует немало воображения, а также некоторых знаний в области фундаментальных наук. Мы взглянем на типичные экзопланеты и попытаемся понять, как основные правила, регулирующие развитие жизни, будут действовать в природной среде каждой из них. Мы зададимся вопросом о том, как, где и какие разновидности жизни могут развиться в этих экзо-мирах, а затем поразмышляем о том, как там может возникнуть развитая технологическая цивилизация.