Страница 86 из 131
Второй путь связан с прямыми астрономическими наблюдениями тех или иных спектральных линий конкретных космических молекул. Здесь удалось добиться весьма впечатляющих успехов. После регистрации в 1974 году радиолиний синильной кислоты (HCN) и метилциана (CH3CN) в спектре кометы Когуотека метеориты перестали быть единственными вне-планетными носителями органики в Солнечной системе.
Но сложные молекулярные соединения нашлись и в, казалось бы, заведомо безжизненной межзвездной среде. Первым был обнаружен формальдегид (Н2СО). Это произошло в 1969 году, а уже через год-другой высококачественные приемники миллиметрового излучения обеспечили целый поток открытий. Среди почти полусотни молекулярных соединений, наряду с 12 простейшими неорганическими молекулами и радикалами (H2, Н2О, NH3, ОН, H2S и т. д.), было обнаружено более 30 органических молекул. Среди них не только элементарные двух-трехатомные углеродосодержащие структуры, но и углеводороды, спирты, альдегиды, 3 кислоты (муравьиная, синильная и изоциановая), амиды кислот, амины, нитрилы и эфиры. Самая тяжелая из обнаруженных космоорганических молекул - цианоктатетраин (HC8CN) включает 11 атомов.
Все эти сложные соединения были найдены в газо-пылевых облаках, так или иначе связанных с процессом звездообразования. Это важнейшее обстоятельство указывает на то, что вступление в органическую фазу могло произойти задолго до завершения звездной и планетной конденсации. Разумеется, сформировавшаяся в относительно холодной среде достаточно сложная космическая органика могла частично или полностью погибнуть в результате разогрева. Но ее восстановление "своим ходом" в условиях обилия энергетических источников молодых планет или вследствие перезаражения метеоритами весьма вероятно. Во всяком случае, она присутствует в околозвездных газо-пылевых оболочках при температурах до 1000 К. В этом плане любопытно, что хотя бы часть органических полезных ископаемых может оказаться в некотором смысле старше Земли.
Пожалуй, самыми интересными объектами оказались так называемые черные или молекулярные облака. Во-первых, они являются самыми массивными из наблюдаемых галактических объектов (М ( 1000 М(). Предполагают, что в них сосредоточено не менее 1 % массы Галактики. Во-вторых, они содержат практически все зарегистрированные типы космоорганических молекул. Концентрация таких молекул относительно всего состава черного облака достигает 10-8-10-7, то есть суммарная масса его органики (М ~ 1028-1029 г) превышает массу планеты типа Земля. А во всей Галактике черные облака могут содержать не менее 30М( органики. Если согласиться с довольно правдоподобной и общепринятой оценкой массы органики в Солнечной системе 1023 г и смело предположить, что в среднем вблизи всех остальных 1011 звезд Галактики ее примерно столько же, то получатся вполне сопоставимые результаты. Однако, скорее всего, перевес будет на стороне черных облаков.
Эта весьма эффектная, хотя и грубая оценка показывает, что органохимический спектр Вселенной вовсе не локализован по крайне малым окрестностям особо удачливых планет. В подходящих температурных условиях нет никаких препятствий для образования органических молекул в чрезвычайно разреженной (средняя концентрация 100-10000 атомов водорода в кубическом сантиметре) среде*. Однако плотность черных облаков, видимо, возрастает в их центральных областях, где и должны концентрироваться органические соединения. В формировании этих соединений важную каталитическую роль играют пылинки, на поверхности которых синтез органики должен идти особенно охотно.
*Еще меньше концентрация (порядка 10 атомов в 1 см3) в так называемых диффузных облаках, где, тем не менее, обнаружен формальдегид.
Очень важна также радиационная защита, естественно выстраиваемая пылью внешних областей черного облака. Дело в том, что жесткое космическое излучение долгое время рассматривалось как решающий теоретический аргумент против сколь-нибудь заметного накопления органики в газо-пылевой среде. Видимо, черные облака успешно справляются с этой трудностью.
К сожалению, пока в них не обнаружено следов аминокислот, однако соответствующий синтез во внутренних областях вряд ли слишком маловероятен. Например, в Стрельце В2 есть метанимин (CH2NH), и он мог бы синтезироваться с муравьиной кислотой (НСООН) в глицин - аминоуксусную кислоту. Но концентрация этой аминокислоты вдоль луча зрения может лежать ниже достигнутого порога регистрации. Вполне вероятен там и синтез некоторых азотистых оснований нуклеиновых кислот.
Хотя на метеоритах найдены ароматические полимеры (они-то и составляют до 90 % органики углистых хондритов), пока ничего нельзя сказать о полимеризации таких соединений, как нуклеиновые кислоты и белки.
Нетрудно, разумеется, придумать условия для преодоления этого барьера (локальные источники энергии, повышенная концентрация катализаторов и т. д.), и вряд ли эти условия будут слишком искусственны. Но вряд ли они будут сильно отличаться от тех условий, которые привели к появлению протобионтов в первый миллиард лет эволюции Земли. Отличия результатов синтеза могут заключаться в ином аминокислотном составе белков (не наши 20!) или несколько иной структуре ДНК, что, конечно, даст отличный от земного генетический код, и совсем уже труднопредсказуемые последствия для верхних ветвей эволюции. Любопытно было бы помечтать о разумных существах, способных развиться в столь необычных условиях.
Но это слишком далеко идущая экстраполяция. В своем научно-фантастическом романе "Черное облако" Фрэд Хойл выдвинул идею как раз такого рода, причем за много лет до открытия реальной органики в черных облаках.
Нас пока будут интересовать более ограниченные выводы.
Видимо, органические молекулы и биомономеры - довольно распространенное космическое явление. Можно полагать, что дальнейшие этапы усложнения структуры успешно протекают в более специфических и соответственно более редких условиях. По современным представлениям все этапы от формирования биополимеров до технически развитых цивилизаций в первую очередь связываются с наличием подходящей планеты.
Считая образцом такой планеты Землю, мы можем попытаться оценить распространенность подобных объектов в Галактике.
ПОДХОДЯЩИЕ ПЛАНЕТЫ - ЖИЗНЬ
Связывая дальнейшие пути эволюции с приповерхностным слоем планет, нужно найти какую-то разумную модель, где, во-первых, планеты - типичное явление, во-вторых, у некоторых из них условия на поверхности по крайней мере не разрушительны для известных типов биологических структур. Наконец, неплохо, чтобы эта модель допускала развитую жизнь на Земле и хоть в какой-то степени объясняла факт ее отсутствия на других планетах Солнечной системы.
Тем самым мы, конечно, резко сужаем горизонт поиска - фактически дело ограничивается существами, очень близкими к нам по биологической конституции. Зато мы хотя бы знаем, о какой конституции идет речь.
Весьма подробный анализ в этом направлении был проделан в 1970 году сотрудником исследовательской фирмы Рэнд Корпорэйшн Стефеном Доулом, и, насколько мне известно, его оценки пока принципиально не улучшались. По сути метод Доула приводит к отбору планет, которые по ряду основных параметров подошли бы для жизни человека, если бы последнему вздумалось заняться космической колонизацией в межзвездных масштабах. Оценку предприятия такого масштаба придется отложить до конца следующей главы - к сожалению, ее решение вовсе не сводится к наличию или отсутствию подходящих планет. Здесь же мы будем во многих отношениях следовать методу Доула.
Формулу для среднего числа подходящих планет* можно представить в простом виде:
NHP = NSPHP,
где Ns - общее число звезд, несущих планетные системы, РHP вероятность того, что хотя бы одна из планет такой звезды имеет условия, близкие к земным.
*Доул называет их habitable planets, что следует понимать как "пригодные для жизни планеты" (а не в более привычном переводе прилагательного: "обитаемые"). Мы кратко называем их подходящие.